多旋翼無人機測繪技術在礦山測量中的應用

礦山測量是找礦勘查以及資源開發與利用的基礎，也是礦山地質災害隱患點排查以及礦山建設的主要數據支撐

。因此，如何提高礦山測量質量和效率是有效解決上述問題的主要途徑之一。傳統的地質測量方法具有外業工作量、效率低和累計誤差的缺陷，導致礦山測量工作推進緩慢。隨著實時動態定位技術的發展以及圖像融合處理技術、大數據處理技術等的進步，促進了我國無人機測繪技術的快速發展

。無人機測繪技術具有效率高、成本低、外業工作量少和精度高的優勢，逐漸廣泛的應用于礦山測量中，且在諸多礦山測量中取得了良好的應用效果。針對研究區地形地貌復雜多變，且相對高差大等基本現狀，選擇傳統的測量方法耗時長、效率低、外業工作量且外業風險大，故本次選擇多旋翼無人機測繪技術進行該礦區的測量工作，本文著重講述該方法在礦山測量中的應用流程，為推廣該技術的應用提供參考。

1 多旋翼無人機測繪技術

1.1 多旋翼無人機概況

由于礦山地形地貌變化較大，故本次為提高測量質量，選擇多旋翼無人機，以便于增加航空拍攝過程中的穩定性。本次礦山測量選擇的無人機型號為HO1300型無人機，該型號無人機是由廣州南方測繪科技股份有限公司生產的。HO1300型無人機主要由遙控器、飛行器、地面站、云臺相機等組成（圖1）。同時，在無人機機身上搭載了高精度防抖云臺、傾斜航攝儀和圖像傳感器（像素為2430萬），最大平飛速為10m/s，續航時間可達50min。此外，本次為獲取更加貼合實際的影像數據，選擇傾斜攝影測量方式，即搭載的航攝儀為南方測繪數字傾斜航攝儀，該儀器能夠獲得不同方位的航拍影像數據，有效地避免了垂直攝影測量技術僅能夠獲取垂直方向數據的弊端，提高了測量精度。

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1.2 多旋翼無人機測繪技術原理

無人機測繪技術是在無人機技術、圖像融合處理技術、數據處理技術和實時動態定位技術上發展起來的，在該技術應用早期階段，以垂直攝影測量技術為主，主要表現在無人機航拍僅能夠獲取垂直方向上的影像數據，而無法獲取地物側面的紋理信息，這就導致所獲取的影像數據存在大量的“留白”問題，導致精度明顯降低。隨著上述基本技術的發展，尤其是圖像融合和數據處理技術的發展，將無人機中搭載的垂直攝影儀改變為多個多角度的傾斜攝像儀，實現了從不同角度拍攝測繪區域地面的基本目的，有效地獲取了地物側面的紋理信息，使得所獲取的影像數據更加逼真，同時也提高了測量精度。同時，傾斜攝影技術在三維建模、立體礦山和智慧化礦山建設中具有明顯優勢。

測繪區域為一矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床，礦區地形地貌變化較大，相對高差可達820m。根據本次工作范圍，可將測繪區域劃分為兩個飛行子區。其中，Ⅰ區位于測繪區域北側，測量范圍較大，為該礦床外圍找礦的重點區域；Ⅱ區位于測繪區域南側，面積相對較小，為本次開展詳查的區域（圖3）。此外，Ⅰ區和Ⅱ區的航線按照東西向布設，航攝范圍超出邊界2條跡線，旁向像幅超出測繪區域邊界50%以上。

2 航線布設及參數確定

2.1 航線布設

多旋翼無人機測繪技術在礦山測量中的主要應用流程包括航飛計劃的編制、影像數據預處理（畸變修正、旋轉、增光、勻光、建金字塔）、空中三角加密測量和地形圖編輯等，具體的操作流程見圖2所示。

2.2 參數確定

空中三角加密測量（簡稱“空三加密”）是一種利用少量的外業控制點進行內業控制點加密的一種方法，該方法可獲得加密點的高程和平面位置等信息

。空中三角加密測量就是根據外業采集的少量像控點，結合航攝區域劃分的區域網等，借助空中三角加密軟件進行自動匹配連接點、控制點量測等進行加密處理，在加密過程中優先使用全自動匹配連接點功能，對于自動匹配連接點較為薄弱的區域可以進行人工選擇連接點的方式進行加密處理。因此，空中三角加密測量是影響最終精度的重要環節，應注意該部分的數據處理質量。

3 多旋翼無人機測繪技術在礦山測量中的應用

3.1 數據獲取及質量控制

數據獲取就是無人機的航拍過程，其質量對礦山大比例尺地形圖的精度影響較明顯。因此，為了獲取數據質量能夠滿足礦山測量的基本精度要求，在數據獲取過程中應注意以下幾點內容：①每天完成航拍任務后及時檢查影像數據質量，即對原始3FR格式的影像數據進行預處理，核查影像的覆蓋和重疊質量，對于不滿足要求，則應重新拍攝；②在核查過程中若影像數據中存在相對漏洞和絕對漏洞等情況時，需要進行補測工作，且補測航線的長度應該超過漏洞兩邊各兩條基線

；③在天氣晴朗無風或者微風的條件下，無人機的飛行姿態更加平穩，所獲的POS數據質量更加可靠；④無人機在轉彎時期坡度應不大于20°，若坡度過大，則容易造成影像數據質量明顯下降。

3.2 像控點測量

2.繁育好蝦苗提早放苗是養殖效益的保證。澳洲淡水龍蝦苗種價格一直居高不下，規模養殖戶通過苗種繁育解決苗種，降低成本，提高養殖效益是一條可行途徑。同時，出售多余苗種可獲得額外收益，帶動周邊養殖戶養殖。

3.3 空中三角加密測量

無人機測繪過程中參數的確定至關重要，對航拍影像數據的質量影響較大。結合測繪區域的地形地貌特征以及氣候等條件，最終確定為Ⅰ區的基準面高程為1100m，相鄰航線之間的距離為388m；Ⅱ區的基準面高程為900m，相鄰航線之間的距離為540m。本次飛行的航向重疊度控制在60%～70%，旁向重疊度控制在45%～55%。由于測繪區域地形地貌變化較大，無法采用同一抵償坐標系（若采用，則無法滿足長度變形不超過2.5cm/km的精度要求），故本次選擇2000國家坐標系進行礦山測量，可避免多個抵償坐標系產生多個獨立坐標系的弊端。

像控點布設方案見圖3所示，主要由高程控制點、平高控制點和加密平高點組成，以基本上均勻分布在測繪區域范圍為佳。像控點測量精度直接影響著礦山測量的精度，故為了提高像控點的測量精度，應注意以下幾點內容：①平高控制點的主要作用是控制外業平面位置的中誤差，故其精度要求應小于最近控制點平面中誤差的1/5，結合礦區地形地貌特征以及行業規范要求等指標，本次測量選擇平高控制點的誤差應不大于0.20m；②高程控制點的主要作用是控制外業高程的中誤差，其精度要求應小于最近高程控制點的1/10，結合礦區地形地貌特征以及行業規范要求等指標，本次測量選擇高程控制點的誤差應不大于0.20m；③像控點的布設方式宜采用區域網布點法，本次按照近東西向布設（圖3）；④像控點的選擇不應該存在爭議，應為明確的地物，如弧形地物、田角等容易引起爭議的地物不宜作為像控點；⑤高程控制點不宜選擇在高程變化大的區域，應選擇高程變化較小的區域，如山頭或者線狀地物等部位。

3.4 地形圖編輯

大比例尺地形圖編輯是礦山測量的重要內容，也是礦產勘查所需的基礎性圖件，在完成空中三角加密測量后可進一步編制制作大比例尺地形圖。將加密處理后的影像數據導入至GIS軟件平臺中，通過自動采集功能采集等高線等信息。大比例尺地形圖的采集工作一般是按照立體模型采集的，在采集過程中應檢查各類型地物、微地貌以及注記點等有無遺漏。若在采集過程中因遮擋等問題而導致地物無法采集時，應單獨標注，并及時將該區域的采集遺漏問題反饋至外業測量人員，進而通過傳統的測量方法進行補測以及調繪。在采集線狀地物時，采集方向應該與影像數據的采集方向一致，可提交線狀地物接邊的準確性。在完成上述操作的基礎上，在制圖軟件平臺中采用自動處理系統生成測繪區域的數字線劃圖（圖4），通過手動的方式采集各類注記點，如地名、水系、建筑物以及高程等。

綜上所述，在當前新教育背景下，如果想要做好班主任的教育及管理工作，僅僅依靠上述內容還不夠。班主任還應當認清教育形式，充分了解班級學生的思想及心理，提高人格素質修養，為學生充分做好表率作用。班主任應當明確，身為一名教育工作者，不僅需要傳授學生們理論知識內容，還應當教會學生們如何樹立起正確的人生價值觀。唯有如此，班主任才能真正提高自己的管理水平及教育能力，從而更好地為班級學生開展教育管理工作，從而促使學生們真正做到全面健康的發展。

3.5 精度對比研究

為對比研究多旋翼無人機測繪方法的測量精度，本次隨機的在各類像控點中選擇10個控制點使用全站儀測量進行對比，測量結果見表1。由表1可知：使用兩種測繪方法所獲的測量結果基本一致，二者相比X的誤差為-0.27m～0.36m，中誤差為±0.20m；Y的誤差為-0.24m～0.21m，中誤差為±0.16m；高程的誤差為-0.22m～0.24m，中誤差為±0.18m；平面誤差為0.19m～0.39m，中誤差為±0.27m。根據本次對比結果可知，精度完全滿足1/2000大比例尺地形圖測量的精度要求，說明多旋翼無人機測繪技術能夠滿足礦山大比例尺地形圖測量的需求。

4 結語

綜上所述，多旋翼無人機測繪技術在礦山測量中具有明顯的應用優勢，通過實踐表明，該方法不僅具有成圖快、精度高、外業工作量小的優勢，而且降低了測繪成本，提高了測繪效率，為礦山的建設提供了可靠的支撐數據。同時，該方法與全站儀測量方法相比，二者的測量結果基本一致，精度完全滿足1/2000大比例尺地形圖測量的精度要求，說明多旋翼無人機測繪技術能夠滿足礦山大比例尺地形圖測量的需求。

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