航空攝影測(cè)量在礦山測(cè)量中的應(yīng)用分析

王忠強(qiáng)

（汾西礦業(yè)集團(tuán)兩渡煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西晉中 031302）

1 新形勢(shì)下傳統(tǒng)測(cè)量工作的局限性

礦山測(cè)量是指，在礦山建設(shè)和采礦過程中，為礦山的規(guī)劃設(shè)計(jì)、勘探建設(shè)、生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)管理以及礦山報(bào)廢等進(jìn)行的測(cè)繪工作。

對(duì)于傳統(tǒng)的礦山測(cè)量而言，主要是使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量?jī)x器，為礦山的建設(shè)運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)支持。這些傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備，在空間受限、通信不良的井下測(cè)量作業(yè)中，發(fā)揮著不可替代的重要作用。但是在智慧礦山的建設(shè)中，面對(duì)龐大的數(shù)據(jù)錄入、處理和更新的數(shù)量，傳統(tǒng)測(cè)量方式顯得力不從心。特別是在地質(zhì)災(zāi)害防治與預(yù)警、區(qū)域地形圖測(cè)繪等方面，傳統(tǒng)測(cè)量方式往往依賴于人工逐點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，在得到完整的數(shù)據(jù)成果的過程中，需要耗費(fèi)大量的人力物力。

所以，在新形勢(shì)下，我們需要探索和運(yùn)用更高效的測(cè)量方式。航空攝影測(cè)量就此走進(jìn)了我們的視野。

2 航空攝影測(cè)量在地質(zhì)災(zāi)害防治與預(yù)警中的應(yīng)用

在智慧礦山的建設(shè)過程中，礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防治與預(yù)警變得尤為重要。我們礦區(qū)總的井田面積約為84km2，除去未開采區(qū)域、不可采區(qū)域、采動(dòng)影響穩(wěn)定的區(qū)域，實(shí)際需要定期進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的面積可達(dá)15km2左右。以前，這項(xiàng)工作全靠測(cè)量人員實(shí)地調(diào)查，工作效率極低，很難完全覆蓋調(diào)查區(qū)域，浪費(fèi)極大的人力、物力、財(cái)力。

用航空攝影測(cè)量技術(shù)則非常方便，它單架次作業(yè)面積可達(dá)0.5km2，續(xù)航時(shí)間約為45min，作業(yè)半徑能達(dá)到3～5km，這大大提高了測(cè)量外業(yè)工作的效率。圖1是使用無(wú)人機(jī)拍攝的DOM正射影像圖。

在圖1 中，標(biāo)出的1 號(hào)位置和2 號(hào)位置是我們通過航拍發(fā)現(xiàn)的兩處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)。經(jīng)過我們實(shí)地調(diào)查，在1號(hào)位置發(fā)現(xiàn)一處寬0.5m、深1.0m、長(zhǎng)5m 的雨水沖刷帶。如果不及時(shí)處理，在經(jīng)過一個(gè)雨季的沖刷，就會(huì)導(dǎo)致大面積的塌方；2 號(hào)位置為一處小面積的塌方帶，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)塌方會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，影響2號(hào)位置左側(cè)電力鐵塔的穩(wěn)定性。這種通過航測(cè)相片發(fā)現(xiàn)隱伏地質(zhì)災(zāi)害的方式，大大節(jié)省了人力資源，發(fā)現(xiàn)問題更快捷、更有針對(duì)性。

經(jīng)過以上分析，可以做出以下判斷：

（1）通過航空攝影測(cè)量進(jìn)行的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，時(shí)間短、效率高，調(diào)查更有針對(duì)性；

（2）通過航空攝影測(cè)量進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查時(shí)，需要結(jié)合人工實(shí)地驗(yàn)證。

3 航空攝影測(cè)量在小范圍地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

運(yùn)用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，進(jìn)行地形圖測(cè)繪時(shí)，需要測(cè)量人員漫山遍野的進(jìn)行碎步測(cè)量，來收集點(diǎn)位，測(cè)圖精度往往取決于測(cè)量人員的碎部點(diǎn)搜集精度和密度，對(duì)于陡峭地段、隱蔽區(qū)域，往往無(wú)法精準(zhǔn)測(cè)繪。這種方法對(duì)作業(yè)人員的身體素質(zhì)要求很高，而且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于航空攝影測(cè)量而言，它是在飛機(jī)上用航攝儀器對(duì)地面連續(xù)攝取像片，結(jié)合對(duì)地面控制點(diǎn)的測(cè)量、調(diào)繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè)。圖2是通過航空攝影測(cè)量得到的正射影像圖繪制的DLG數(shù)字線劃圖。

為進(jìn)一步分析圖2 的繪制精度，我們?cè)趫D的西南、東北以及中部各選取了一個(gè)特征點(diǎn)，以航測(cè)是使用的像控點(diǎn)為基準(zhǔn)，采用全站儀測(cè)量的方法，核實(shí)了三處特征點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，并與圖上坐標(biāo)做了對(duì)比分析。分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)分析表

從表1中可以看出，兩者的觀測(cè)數(shù)據(jù)還是存在較大差距的。理論上講在小范圍測(cè)圖中，攝影測(cè)量和全站儀觀測(cè)的數(shù)據(jù)差值應(yīng)是毫米級(jí)的。那么為什么會(huì)出現(xiàn)表中的情況呢？經(jīng)過仔細(xì)分析，找出以下原因：

原因一：圖3中展示的是圖1中3號(hào)位置的放大圖，從圖中可以看出煙囪的口有明顯的變形，正常情況下，煙囪口應(yīng)該是圓形的，圖中顯示為橢圓形。就此分析，航測(cè)的正射影像圖是有一些瑕疵的。這種瑕疵出現(xiàn)是由于航測(cè)過程中航向或旁向重疊度不夠?qū)е碌模瑥亩鴮?dǎo)致繪圖精度出現(xiàn)偏差。

原因二：我們仔細(xì)檢查了航測(cè)中使用的像控點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)像控點(diǎn)在整個(gè)測(cè)區(qū)分布不均勻、像控點(diǎn)的選擇位置陰暗且標(biāo)識(shí)不清。在攝影測(cè)量中，像控點(diǎn)是攝影測(cè)量控制加密和測(cè)圖的基礎(chǔ)，因此，野外像控點(diǎn)目標(biāo)選擇的好壞和指示點(diǎn)位的準(zhǔn)確程度，直接影響成果的精度。所以，野外工作需要重視像控點(diǎn)目標(biāo)的選擇和保證指示點(diǎn)位的準(zhǔn)確。同時(shí)，還要加強(qiáng)檢查工作，以確保后續(xù)作業(yè)正確無(wú)誤。因此，像控點(diǎn)選擇失誤也是導(dǎo)致繪圖精度偏差的原因。

4 結(jié)論

通過對(duì)航空攝影測(cè)量在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用分析，得出以下結(jié)論。

（1）航空攝影測(cè)量作業(yè)效率高、速度快，非常適合在智慧礦山建設(shè)中運(yùn)用；

（2）航空攝影測(cè)量在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中必須與人工調(diào)查核實(shí)相結(jié)合；

（3）航空攝影測(cè)量前要根據(jù)測(cè)圖精度合理選擇航攝參數(shù)；

（4）航空攝影測(cè)量中，要合理、科學(xué)的選擇像控點(diǎn)。

最后，我們相信在高新技術(shù)日新月異的今天，在5G技術(shù)的引領(lǐng)下，會(huì)有更多更先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用在礦山測(cè)量中，為智慧礦山建設(shè)、為煤礦安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。