無人機攝影測量技術在礦山測量中的應用研究

祖立慶 方成成

摘 要： 隨著社會的發展和科學技術水平的進步，眾多高新技術應運而生，無人機攝影測量技術作為其中之一，具備了機動靈活、高測量效率及質量等諸多方面的優勢。將其應用于露天礦山測繪與開采監測工作當中，能夠有效的改善傳統測量技術所存在的不足，進而在降低工作量及工作強度的同時，實現對來露天礦山現測繪與開采監測工作效率的提升?；诖?，本文首先概述了無人機攝影測量技術在露天礦山中的應用優勢;其次分析了露天礦山中無人機攝影測量技術的具體應用;最后探討了三、無人機攝影測量技術在露天礦山中的應用前景。

關鍵詞： 無人機;攝影測量技術;礦山測量;應用

【中圖分類號】P231 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.044

引言：通過對礦山的位置、地形、資源及其利用情況和開采影響等進行實地勘查和測量，以獲取相關數據信息和資源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、利用情況、開采影響、環境影響等，以此實現對礦山資源的合理配置和環境保護。無人機攝影測量是將無人機技術運用于測繪領域而產生的新方向，是新型測繪技術與航空平臺技術、信息技術的高度集成，是對傳統衛星遙感測繪和有人機航空測繪的有效補充。其具有結構簡單、操縱靈活、使用成本低、反應快速的特點，可以靈活、快速地獲取到高分辨率、大比例尺和高現勢性的遙感影像?；跓o人機小、巧、靈的特點，在小區域和飛行困難地區高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優勢，而隨著無人機攝影測量數據獲取和處理技術的提高，其數據和產品精度也越來越高，這使得無人機攝影測量已經成為與傳統測量方式一樣重要的數據獲取手段，逐步在傳統測繪領域得到廣泛應用。例如大比例尺規?；瘻y繪、4D產品生產、三維建模、土地利用調查、礦山測量、海岸地形測量、土地整治、地籍測量、大型工程建設等方面，無人機攝影測量技術已顯示出其獨特的優勢。

1 無人機攝影測量技術的項目意義

許多礦山的地理位置不佳，通常處于深溝險壑之中，且礦山分布較為零散，不成片。礦區常常環境惡劣，自然條件較差，使得對礦區的監測十分困難，采用傳統手段進行監測比較艱難，且監測的時間比較久，隨著不斷地開采使得對礦山儲量動態監測更加困難。為了適應新時期下礦山儲量動態監測要求，無人機攝影技術開始被使用。無人機輕巧靈動的特性能夠最大程度地突破地形限制，對礦山進行全方位拍攝測量，極大地降低了人力成本。只要天氣好，無人機便可以在高空飛行，運用自身搭載的攝像系統及設備對整個礦區進行探測。與傳統礦山信息采集探測方式相比，無人機采集探測時所消耗的采集成本較低，具有較高性價比，適合推廣。

2 無人機攝影測量技術在礦山測量中的應用研究

2.1 數據處理與質檢分析

無人機傾斜攝影測量技術在應用下，則需要從數據信息處理以及畸變數據修正等方面進行綜合控制，在實現數據信息處理過程中，則需要以數字空三加密的方式，對野外測定的高程點、平面點等方面審核以及加密處理，從而實現數據采集質量的進一步提升。在進行數據信息處理與控制，則利用平差計算的方式，對區域網平差方面進行計算與分析。完成空三加密下，則可以通過智能匹配的方式，生成三維點云文件，在信息濾波處理的前提下，則可以通過數據修正、色彩平衡處理、圖廓裁切等方面進行控制。無人機傾斜攝影測量技術在實際應用中，航攝影像細節比較清晰，具有一定的層次感，并沒有明顯模糊、重影、錯位等情況，其整個范圍可以覆蓋整個測區，有效的反映礦山的實際開采情況。在進行礦山儲量動態監測過程中，則需要利用DEM、DOM進行處理，并進行精度檢核，以此提高無人機傾斜攝影測量技術的實際應用。在對檢查點進行布置與處理中，按照均勻分布、覆蓋整個測區的方式進行篩選與測量，在對平面與高程檢查點進行布設的基礎上，實現無人機傾斜攝影測量技術的應用水平提升。DOM平面位置精度檢查過程中，則采取野外實測的方式，將檢查點的平面位置坐標（Xi，Yi）輸入到計算機，并在DOM上提取鏡像坐標點，針對平面位置中的誤差進行計算與分析。在進行實測平面坐標與DOM，地物特征點坐標檢驗與分析中，則需要針對測量誤差方面進行檢驗，在山地與高山地區區域按照1：1000位比例，其誤差需要控制在0.75m。DEM高程精度檢查則將高程檢查點（X，Y，Z）的平面坐標輸入到計算機，并提取DEM高程坐標點，以預測與實測高程進行誤差計算與分析的方式進行處理，以此實現無人機傾斜攝影數據的精度提升。

2.2 測量精度不足的解決

由于技術準備以及外在環境條件因素影響，測繪工作當中存在盲區的現象難以避免，主要的解決方式包括：①通過三角加密以及校正技術，對影像外的方位變量進行計算，并將干擾因素提出，有效的預測盲區，對地形不加區域航測結果科學改善。②外業調繪及補測。對測繪結果中的高程以及地物等不確定區域進行初步標記，或者針對復雜區域進行標記，尤其是存在建筑物和植被遮擋的區域必須要做好標記工作，對其中存在的不足有效彌補，保證測繪精確度。

2.3 地面控制測量

地面控制測量主要依賴于像片控制測量，是提高無人機傾斜攝影測量精度的有效措施。像片控制測量中最重要的環節就是像控點的布設，像控點布設不合理，可顯著的降低影像數據的質量。在后期數據處理過程中空中三角加密測量過程中，雖然像控點密度對空中三角加密測量有一定的影響，但空中三角加密測量質量與完全依賴于像控點的布設密度，而與測繪區域的地形地貌變化幅度等關系較為密切。因此，為了提高無人機傾斜攝影測量工作效率以及影像數據處理質量，一般在地形變化幅度小的區域（如平原地區等）可適當的降低像控點布設密度，而在地形變化幅度較大的區域（高山峽谷地貌）可適當增大像控點布設密度?？傮w上，像控點的布設應注意以下幾點：①像控點一般布設在容易識別的地物地貌上，即所布設的像控點必須是唯一的，不存在爭議的，一般布設在地形變化較小的山頭、田角等部位;②位于測繪區域范圍以外的像控點的目的在于控制測量整個測繪區域;對于位于圖幅邊部的像控點一般布設在圖框輪廓線以外;③位于航線兩側的像控點，一般布設在左右偏離半徑小于半條基線長度的范圍內。

結語：綜上所述，當前隨著無人機攝影測量技術的不斷優化，在各個領域中起到了良好的應用效果。在露天礦山測繪與監測中應用無人機攝影測量技術，具備了傳統技術所無法比擬的優勢，極大的提升了露天礦山測繪及監測工作效率。在接下來的時間里，隨著高新技術的不斷發展，無人機攝影測量技術功能將會更加完善，進而實現在露天礦山施工及其他更多領域的廣泛有效應用，實現在露天礦山全生命周期中的應用，滿足礦山監測及施工等要求。

參考文獻

[1] 張敏峽，范高林，范東林.基于無人機低空攝影測量技術的露天礦山開采監測研究[J].世界有色金屬，2016（17）：73-74.

[2] 李永生，賴華榮，盧春盛，等.無人機攝影測量技術在礦產開采執法監察中的應用[J].測繪通報，2017（s1）：95-99.

[3] 高志國，宋楊，曾凡洋.微型無人機航攝系統快速測繪小區域大比例尺地形圖試驗分析[J].工程勘察，2019（12）：71-75.