基于無人機測量技術的礦山地形動態測量系統設計

針對區域內大比例尺地形的獲取，以往均是采取大飛機及航攝儀對地面進行有效的攝影之后進行進一步處理而獲得。而礦山的覆蓋區域通常較小，這種情況導致傳統的地形測量手段無法有效地應用，同時大飛機測量手段的整體成本較高，不利于礦山生產過程中對成本的有效控制。隨著無人機低空數字攝影測量技術的出現，有效地彌補了傳統礦山地形測量的不足。

本文由此入手，對基于無人機測量技術的礦山地形動態測量系統方案設計進行了研究。

這種玩法讓陳小華不能理解，他坦承雖然當時58到家對高額補貼的后果看得不像今天這么透，但是這個模式肯定到不了58到家要的彼岸，所以一定是錯誤的。

老烏龜正色道：“此言差矣。俗話說，三十年河東三十年河西。因為這場洪水，河西這邊灘涂縮小了，河灣沖毀了，沙洲淹沒了，但是，你看看河東那邊，灘涂一望無垠，河灣寬闊平緩，沙洲水草豐茂，天敵死于暴雨洪災，我們的生存環境更安全；遷徙過去，萬事大吉。”

1 無人機低空數字航空攝影系統概述

相較于傳統的航空測量，無人機測量技術是當前應用較為廣泛的，能夠快速獲取低空高分辨率航攝相片的技術手段，該技術的應用極大地改善了我國各個生產領域的測量現狀，為經濟社會發展形成了重要的促進作用。就當前的技術條件來看，要實現無人機對礦山地形的測量，需要集成無人駕駛飛行器、GPS導航定位與IMU定姿系統等技術，其中無人駕駛飛行器可以選擇固定翼或是旋翼無人機等。通過這一系統進行航空攝影和測量，將能夠充分地發揮出小型無人駕駛飛行器的高機動性，完成對小范圍內地形的有效測量。無人低空數字航空攝影系統從優勢來看，其主要具有高機動性、高質量和低成本三個顯著優勢。首先從高機動性的角度來看，在以往實施航空攝影測量的有人飛機，其飛行高度通常在1000m以上，在這個高度進行拍攝需要相關單位首先向測區軍區進行空域的申請，因此會導致整體的測量工作進度緩慢，無法對多元化的測量需求進行充分滿足。而無人機從攝影測量過程中，由于整體飛行高度較低，因此空域申請較為便利，在完成空域申請之后，可以快速投入到拍攝過程中。另一方面，傳統有人飛機測量對于天氣條件要求相對較高，在部分天氣情況下無法有效完成作業，而無人機由于其飛行高度較低，可以在云下進行相應的數據獲取，因此整體靈活性較強。最后，傳統飛機拍攝無論是進行設備的準備、運輸等均較為繁瑣，而無人機設備則可以通過多種方式運送至拍攝現場，且其對起飛場地沒有過多要求，所受到的干擾更小。

在礦山生產過程中，相關的測量工作能夠促進礦山建設的現代化進程，確保對土地資源的合理和有效利用，保證礦山經濟建設的可持續發展。

無人機測量系統在進行相應影像和數據獲取過程中，主要有如下幾個流程：資料的收集與整理、起飛場地的選擇、飛行方案的設計、飛行控制系統檢查、飛行影響質量檢查以及飛行資料整理等。

2 基于無人機技術的礦山動態測量設計

2.1 無人機測量系統的整體設計

初中英語老師應全面深入的了解每一位學生英語學習的實際情況，知道每一位學生的英語學習習慣以及英語學習態度，根據班級內學生總數和學生英語成績的差距來確定英語分層數，堅持學生自由選擇和老師微調整相結合的原則來將班級內的學生靈活劃分到相應的學習小組之中。英語老師要根據不同層次學生整體情況制定合理的學習計劃和學習目標。

2.2 無人機測量系統操作流程設計

此外，無人機系統相對于載人大飛機航攝系統，其整體的購置費用更低，相關人員在不了解駕駛和測量技術的前提下，也可以經過相對簡單的培訓之后迅速地進行有效的操作。同時，該技術在購置成本和維護成本遠低于傳統航攝系統。

在進行操作流程設計的過程中，可按照如下的措施和流程來進行：①資料的收集與整理。在該階段之中，相關人員需要明確本次調查的基本目標，在此前提下對飛行平臺的遙感設備進行合理選擇。同時由于環境因素對調查的質量影響較大，因此在相關工作開展之前也需要對地質和氣象條件進行摸清，選取最佳的季節和時間進行任務的展開，從而為無人機的測量工作開展創造有利條件；②飛行場地選擇。在達到相應的測量區域之后，相關人員需要根據所選擇的無人機平臺，進行起飛場地的選擇，通常而言，無人開闊的平地或公路等，均可以作為無人機的起飛場地，同時這些場地的選擇也能夠充分地保證設備和人員的安全。此外，由于飛行過程存在的不可預估性，因此在正式起飛之前，對起飛及降落場地進行有效的踏勘也是極為重要的內容；③飛行方案的設計。高質量的飛行方案設計能夠有效地提高無人機的測量質量，減少飛行架次和時間，因此在進行飛行方案設計的過程中，相關人員必須對目標區域的位置、面積等信息進行充分的考量，明確飛機的飛行效率，并在保證對目標區域進行完全覆蓋的前提下，以最短的航線和最少的架次完成對數據的獲取工作；④檢查機載飛行控制系統。由于飛機的遙感設備是實現有效測量的基礎保障，因此在每次進行起飛和降落的階段，相關人員均應當對飛機上的各個裝備進行充分檢查，確保相關設備及部件的狀態良好，以此實現高效的飛行作業；⑤飛行質量和影像質量檢查。在完成飛行之后，相關人員必須對飛機的整體飛行質量進行檢查，同時也需要重點檢查飛機的遙感影像質量，在這個階段之中對數據質量進行控制，將能夠充分地增強后期數據處理的速度。從實際情況來看，飛機在進行測量的過程中，由于其整體質量較輕，因此容易由于氣流影響出現航線偏離及側傾現象，影響影像質量，而通過對飛行質量和影像質量的檢查，將能夠充分地提高其測量的整體質量；⑥飛行資料整理。在實施對無人機獲取數據的內業處理之前，相關人員需要對已經合格的資料進行整理，尤其是飛機的航線資料以及飛行姿態資料等，通過這些數據的整理與應用，將能夠充分地提高內業數據的處理速度。

我的韭菜，折騰我一宿的病癥，就因為你而瞬息痊愈，您說，我能不為韭菜高歌一曲嗎？我坐在電腦桌前，詩句有如泉涌，瞬息間便在電腦鍵盤上敲出了一首詩，我把它命名為《韭菜之歌》。

為了保障對礦山的有效測量，在相關過程中采取先進的無人機駕駛技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、GPS定位技術和通訊技術等的配合，以此形成無人機測量系統，將能夠幫助相關單位更為方便快捷地完成對相關地理信息、自然資源和空間環境信息的獲取，并通過對所獲取數據的處理、建模與分析，最終將能夠起到指導礦山生產的效果。首先，在進行無人機測量系統設計的過程中，需要明確其具體的組成。通常而言，低空無人機動態測量系統主要由飛行平臺、飛行控制系統、遙感設備、任務規劃與控制站、數據后處理系統、通訊系統以及發射回收系統等組成，相關系統選取與設計原則如下：①飛行平臺。飛行平臺是搭載整個系統的核心設備，該平臺包括了飛機本身、供電設備、傳感器和推進設備等，在當前的環境下，相應的無人機選擇應當確保其整體重量超過2公斤，飛行速度在60～160公里每小時以內，無人機的續航時長應當超過1.5小時，并且考慮到其飛行環境，還需要要求其能夠抵擋4級以上的風；②飛行控制系統。飛行控制系統能夠保證無人機以相對正常的方式進行飛行，該系統之中包含了無人機的GPS接收機、轉速傳感器等，通過這些設備能夠控制飛機在飛行過程中的穩定性，保證其數據采集的可靠性和精確性；③遙感設備。遙感設備是飛機在飛行狀態之下獲取相關數據的關鍵系統，遙感設備通常放置在無人機的設備任務倉之中，為了滿足對礦山的測量需求，傳感器類型通常包括高分辨率數碼相機、多光譜成像儀和紅外掃描儀等；④任務與規劃控制站。任務與規劃控制站是位于地面的控制中心，其主要作用是對當前無人機所獲取的相關數據、指令進行及時的處理與顯示，同時依托任務與規劃控制站也能夠實現人員對飛機的控制和指揮，確保相關任務的有效完成；⑤數據后處理系統。該系統的主要作用是對飛機采集的實時數據進行提取的系統，從實際情況來看，無人機在飛行狀態之下不可能保持與地面完全平行的姿態，因此相關數據必然會產生偏差與傾斜現象，數據后處理系統則是對相關數據進行提取后，以特殊的加工處理使其成為可以進行應用的信息數據；⑥通訊系統。通訊系統所指的是進行數據交換和傳輸的系統，無人機遙感系統的數據鏈能夠根據需求進行不間斷的雙向通訊，同時依托通訊系統也能夠為無人機的導航及定位提供相應的幫助；⑦發射與回收系統。要確保無人機在礦山測量之中發揮作用，需要保證其能夠以一定的起飛速度起飛。而回收系統則需要保證其完成測量之后的安全著陸，當前的起飛系統包括彈射、滑跑與手拋等方式。而回收系統則主要可以采用傘降及滑行等方式。

3 無人機測量數據的獲取與處理

3.1 無人機影像獲取及質量控制

同時，無人機系統能夠有效地獲取高分辨率航攝影像，這一優勢的存在是因為其整體飛行高度低，因此有條件對測區進行高分辨率數字影像的拍攝。同時依托其所搭載的GPS系統，也能夠實現有效的定位，精確地進行對應區域的測量與拍攝。當前的相關無人機設備也已經具有了較強的數據處理能力，在完成對目標區域的拍攝之后，能夠對相關數據進行快速的整合，實現對數據的分析與應用。

在相應的測量工作之中，無人機影像的質量直接對后期的數據和成果產生影響，因此在測量過程中應當對無人機的影像獲取進行細致規劃，并針對測量區域的實際情況進行航線敷設設計，當前《202.4航空攝影技術設計規范GB/T19294-2003》對無人機測量的航線敷設進行了如下的規定：①攝影分區。攝影分區界線應當與圖廓線一致，不同測區的高差不能大于0.25倍相對航高。無人機在進行測量的過程中，建筑物及地貌特征等應當盡量保持一致。此外還需要對無人機的飛行安全其距離和高度進行考慮，以此確保攝影的有效性；②航線敷設。在當前的無人機測量過程中，航線通常為東西走向，如果目標區域地形特殊，可根據地形進行航線設計，具體方案可以為南北走向或是沿河流等進行飛行。如果在航線之中存在經過水域的情況，則應當避免像主點位于水域之中。此外，在利用全球定位系統進行導航的過程中，應當確定航帶首末攝站的地理坐標。

3.2 相機檢校文件

相對而言，低空無人機測量過程中，相關遙感數據的處理較為簡單，檢校相機參數能夠通過已知點和目標的像點進行建模，從而計算出成像的幾何參數。相機的檢校內容包括主點位置與主距的測定、光學畸變系數測定、相框坐標系的設定等。相對于無人機低空攝影測量，對測攝結果造成影響的主要因素是相機的畸變，使用有關內方位元素（x

，y

，f），可用來解決共線方程的干擾。所以首先要確定干擾因素。光學畸變差包括徑向畸變差（Radial Distortion）和離心畸變差（Deentring Distortion）兩類。徑向畸變差是指構像點在徑向方向偏離了原有位置，徑向畸變相對主點的偏移有正負之分；由于鏡頭的中心與其幾何中心的不重合造成離心畸變。像平面仿射畸變差是由于對像素進行采樣時，采樣時鐘不同步及內部電流噪聲導致，主要表現在像素之間水平和垂直間距方向上存在比例因子，同時像方坐標軸不正交。而實際低空無人機遙感測量的誤差影響中，偏心畸變和放射畸變對結果影響較小，所以在一般的情況下，只考慮徑向畸變差。

3.3 DOM的制作流程

數字正射影像（DOM）在制作過程中，需要在數字高程模型的基礎上對所獲取的影像進行元校正，該過程中需要按照所選擇的比例尺圖幅范圍進行裁剪。

DOM之中所包含的內容較多，包括地圖的幾何信息、像片影像特征等，整體數據量較為龐大，且所具備的精度較高，通過相應的校正之后，即可在影像圖上進行直接測量。可以通過數字正射影像之中所包含的重要信息進行分析，從而為礦山的經濟發展及自然災害防治等工作形成重要的保障。數字正射影像的制作流程如下：首先完成自動空三加密，其內容主要包括自動內定向、相對定向、自動轉點、測量和區域網平差等。在此基礎上進行核線重采樣以及影像匹配。其次，進行DEM的生成與編輯，完成對DEM的拼接。在完成正射影像生成之后，進行影像色彩、光照的均勻處理。最后進行正射影像的拼接與剪裁，從而完成對DOM的輸出。

4 結語

在當前經濟社會的發展背景和需求之下，進行礦山地形的測量，能夠為相關礦山后續的開發與可持續發展提供依據，從而確保我國經濟整體發展的穩定和快速。在傳統的測量工作之中，采取有人駕駛的大飛機是比較主要的手段，而這種方式在實際應用過程中整體效率較低，同時整體測量成本較高，因此難以在礦山小區域測量之中發揮出作用。無人機測量技術的成熟和應用有效解決了這一問題，通過采用無人機技術進行礦山的測量工作，能夠充分地發揮出其高機動性、低成本的優勢，實現對礦山的有效測量，進而為礦山經濟的可持續發展形成幫助。

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