無人機航測技術在礦山測繪中的應用分析

谷珊

摘 要：礦山測繪是礦山開發的基礎，決定著后期礦山利用的科學性、合理性乃至安全性，因此，做好礦山測繪工作具有重要意義。但目前，傳統測繪存在效率低、誤差大等弊端，已經難以滿足當前礦山測繪的需求。由此，本文提出將無人機航測技術應用在礦山測繪中，首先分析了無人機航測技術的優勢，然后探討無人機航測技術在礦山測繪中的應用方法，以期能為相關工作實踐提供參考。

關鍵詞：無人機航測技術;礦山測繪;優勢;應用

Abstract： Mine surveying and mapping is the basis of mine development， which determines the scientificity， rationality and even safety of mine utilization in the later period. Therefore， it is of great significance to do well in mine surveying and mapping. However， at present， the traditional surveying and mapping has the disadvantages of low efficiency and large error， which has been difficult to meet the current needs of mine surveying and mapping. Therefore， this paper put forward that UAV aerial surveying technology should be used in mine surveying and mapping. Firstly， the advantages of UAV aerial surveying technology were analyzed， and then the application methods of UAV aerial surveying technology in mine surveying and mapping were discussed ，in order to provide reference for relevant work practice.

Keywords： UAV aerial survey technology; mine mapping; advantages; application

就當前現實社會情況來看，無人機的推廣、應用已經非常廣泛，如攝像、攝影、快遞配送等領域都已經切實、有效地應用了無人機，為人們的工作提供了極大便利。就礦山測繪工作來說，在當前也應加強對無人機航測的應用，發揮其優勢，提高礦山測繪成效。

1 無人機航測技術及其優勢

1.1 無人機航測技術

通過對礦山的位置、地形、資源及其利用情況等進行實施勘查和測量，以獲得相關數據信息是礦山測繪的主要目的，其意義在于全面掌握礦山資源的基本信息與利用狀況，以此實現礦山資源的合理配置。但是，傳統的礦山測繪技術效率低下，測量精度也較低，已不能滿足當前礦山測繪的需求。近年來，隨著信息技術的不斷發展，無人機航測應用而生。無人機航測以無人飛行器為載體，通過利用影像處理、遙感傳感、遙測遙控、無人機操控、數據通信及GPS定位等新興技術，實現自動化、智能化、專業化快速獲取礦山資源、自然環境、地震災區等信息[1]。

1.2 無人機航測技術的優勢

1.2.1 影像數據分辨率高。與傳統測繪技術相比，無人機航測可以實現低空飛行，加之其所配影像設備為高分辨率傳感器，因此所獲影像數據分辨率高，可精確至厘米級。此外，其機動性也非常強，較易對區域進行反復測繪，從而有效保證數據的準確性，提高影像數據的分辨率，以直觀反映礦山的真實面貌。

1.2.2 測繪數據獲取效率高。傳統測繪技術的數據獲取周期較長，而且需要進行復雜的計算，因此，測繪效率極低。此外，應用傳統測繪技術也需要進行較多的事前準備工作，測繪過程較為煩瑣。而無人機測繪則可以免除許多事前準備、協調工作，也不需要等待特殊的空域申請，只要設備允許，可以立即起航測繪，并同步獲得測繪數據，測繪效率較高[2]。此外，無人機航測也能用于環境較為惡劣的地區。

1.2.3 經濟性、實用性較強。和人工測繪相比，無人機航測可以大大減少工作人員的工作量，規避危險的工作環境，提高礦山測繪的效率[3]。此外，無人機航測的成本較低，適合大范圍推廣?？梢?，無人機航測的經濟性和實用性較為突出。

2 無人機航測技術在礦山測繪中的應用方法

2.1 像控點布設與相機檢校

在實際礦山測繪中，無人機測繪技術的應用，首先需要確定無人機的拍攝位置，這一點是非常之關鍵和重要的，只有科學、合理地布設像控點，才可以確保獲得最理想的圖像和數據，否則的話可能會導致測繪的質量大幅度降低，根本不能得到理想的測繪效果，且浪費時間、浪費資源。為此，我們需要利用高精準度的衛星定位系統對拍照點位置進行確認，隨后檢驗調試用于拍攝的全部相機，確保相機處于正常工作狀態[4]。在這些工作完成之后，才可以開始進行實際的攝影測繪。

2.2 無人機攝影

在像控點布設與相機檢校工作完成之后，我們便可以開始進行實際的無人機攝影，這是無人機測繪過程當中最為核心和最為實質性的一個工作環節，必須要我們能夠更加嚴格、科學、認真地做好相關工作。具體來說，在實際工作中，需要通過定位技術、遙控技術或是自動化技術，控制無人機飛行，在像控點位置對待測礦山進行反復多次的拍攝試驗，根據每次的成像清晰度調整相機的參數，直到獲取的影像呈現出最高的清晰度為止[5]。

2.3 正射影像圖制作

正射影像圖的制作，是真正獲取無人機拍攝視頻圖像的一個環節，雖然相關的拍攝與航測數據已經收集完成，但是如果制作不良的話，最終的效果依然會不理想，而且可能會出現各類錯誤。在實際工作中，使用無人機拍攝完畢后，采用計算機軟件制作正射影像圖，通過對大量的方位元素進行分析，獲得三維點，然后進一步分析航測圖像。在制作正射影像圖的過程中，需要小心、謹慎，最大限度地避免正射影像圖出錯，從而保證測量數據分析的準確性。

2.4 可視模型制作

在正射影像圖的繪制過程中可以獲取地形的三維圖像，通過對三維圖形進行可視化處理，以真實還原礦山的影像數據，使相關人員直觀地了解拍攝到的地形，并綜合區域環境與人文環境進一步分析，便于直觀明了地觀察地表全貌和地形分布特征。

2.5 空三加密計算

航測完成之后，可以通過解析方法獲得相片外方位因素以及加密點坐標，校正相片數據，確?？蜃鴺藲堉档慕^對值為0°。同時，對測量點的數據進行有效處理，確保限差無誤。加密計算時，相關人員還可通過自檢校的平差手段減少地球曲率及大氣折光對測量造成的誤差，最大程度上提高測量和計算結果的準確性。

2.6 外業測繪與內業測圖

在實際的無人機航測過程中，需要確定高度、寬度及方向等基本參數，使無人機測量的數據較為精確。參考測量地區像控點的設置，采用專業的方法準確計算測圖的高程、平面坐標等，如空中三角測量方法。如果測圖可能存在較大誤差，就要再次進行補測。

3 無人機航測技術在礦山測繪中的應用實例

礦區位于某山體北段山間盆地，屬中山山地。待測區域位于礦區的西北方向，長4 225m，寬3 677m，面積15.54km2，基本地勢為南北低、中間高，最低海拔912m，最高海拔1 232m。

3.1 航線設計

本次航測的方向均為由東至西，共設計9條航線，旁向與航向重疊度分別大于35%與65%，分辨率18cm，航行高度1 068m。所有航線一共拍攝獲取航片144張，每條航線各16張，采用GPS飛控管理系統，對曝光點進行實時控制。

3.2 地面控制

按照《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖航空攝影測量外業規范》（GB/T 7931—2008）相關要求，對本次航測的野外像控點進行規范布設。像控點布設在無人機航向和旁向至少3片或4片重疊的范圍內，共布設平高點39個，布設的像控點均為可公用。采用GPS-CORS網，其是通過現有的數據通信網絡和無線數據播發網，向各類需要測量和導航的用戶以國際通用格式提供碼相位/載波相位差分修正信息，可實時解算出流動站的精確點位。平面坐標系統采用CGCS2000國家大地坐標系，高程基準采用1985國家高程基準[4]。

3.3 空三加密

之后，應用INPHO軟件實現空三加密。在整個測繪地域范圍內，加密點的地面坐標以及影像的外方位元素，都可以借助地面控制點來實現，并且地面控制點數量需求并不多，操作也相對方便。

3.4 成果精度分析

在對平差結果進行分析的過程中，要嚴格遵守《低空數字航空攝影測量內業規范》（CH/Z 3003—2010）。在本案例中，無人機所搭載的只是普通的數碼相機，其相對航攝高度為1 068m。在進行檢校加密糾正后，立體像平面精度可以達到1∶2 000的標準要求，分辨率相對較高。不論是衛星還是傳統的航測，都無法達到這樣的效果。另外，在本次無人機航測中，所得到的數據絕對滿足與相對定向及加密中的各項限差要求，雖然判別誤差會影響平面精度，但對高程精度不會產生較大影響。此外，還可以得出，該系統在提升平面成圖精度方面具有較大潛力，通過適當放寬地面分辨率，增大航高，無人機航測技術還可實施小比例尺的地形圖測繪[5-8]。

4 結語

在當前的礦山測繪工作中，應合理使用無人機航測技術，發揮出無人機航測技術在礦山測繪中的優勢，提高礦山測繪工作的質量，從而更好地為礦山開發及管理等提供參考依據。

參考文獻：

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[8]張寧寧，顧利紅，董丹丹.無人機航測技術在礦山測繪中的應用分析[J].世界有色金屬，2018（15）：229-231.