無人機傾斜攝影技術在礦山測繪中的應用

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質勘查局物化探總隊，貴州 都勻 558000）

礦山測繪是礦山建設和資源開采利用的基礎，也是提高開采效率和效益的保障，在礦山建設過程中起著重要的推動作用。傳統(tǒng)的礦山測繪手段不僅測繪周期長，不能滿足快速成圖的社會需求，而且傳統(tǒng)的測繪技術的工作效率極低[1]。隨著無人機技術、定位技術、通訊技術的快速發(fā)展，傾斜攝影測量技術逐漸應用于礦山大比例尺地形圖的測繪中，取得了較好的應用效果。

1 無人機傾斜攝影測量技術

無人機傾斜攝影測量技術最早應用于建筑物外立面紋理信息的獲取領域，隨著無人機技術、航空攝影技術、圖像自動匹配技術、GPS動態(tài)定位技術的快速發(fā)展，逐漸應用于其他測繪領域，如公路工程測繪、大面積區(qū)域測繪、礦山大比例尺地形測繪等領域，借助多視角的影像數據處理和地面物體的側面信息采集目的，實現(xiàn)了區(qū)域網絡聯(lián)合平差處理和多視角影像匹配、正射校正等技術的融合，在社會實踐中取得了良好的效果。

2 無人機傾斜攝影技術在礦山測繪中的應用

2.1 無人機傾斜攝影技術的基本要求

本文以某金屬礦山大比例尺地形圖測量為研究對象，講述無人機傾斜攝影技術在礦山測繪中的應用。本次選用的無人機傾斜攝影技術的航攝系統(tǒng)由HM2200、HO1300和HO1600型號的三類無人機為主，攝影相機采用南方測繪傾斜數字航空攝影相機，匹配相應的定位及管理系統(tǒng)[2]。在使用無人機傾斜攝影技術的過程中，對氣候的條件的要求比較高，必須在天氣晴朗、氣候溫和的季節(jié)飛行，一般選擇進駐機場距離主要機場15km以外的區(qū)域進行起飛與降落。

2.2 傾斜影像獲取及預處理

在開始執(zhí)行無人機航攝任務之前需要進行航向的設定，在了解測繪區(qū)域基本現(xiàn)狀的基礎上，充分考慮無人機的性能參數制定相應的飛行時間和飛行時段，進而可以展開外業(yè)的傾斜攝影工作。在航空攝影過程中可以獲得多視角拍攝影像，在相應的影像控制點和加密點坐標自動拍攝，獲取相應的傾斜影像資料。在確保測繪區(qū)域的數據采集完成后進行測繪數據的預處理，選擇拍攝的傾斜影像，將其反投影至建立的虛擬影像中，目的是為了減少突出地面豎直物體的重影現(xiàn)象。

2.3 像片控制測量

相片的控制測量可以有效的提高礦山測繪的精度，像控點的布設要嚴格按照相應的規(guī)范要求進行，本次選用的航向重疊度為65%，旁向重疊度為60%。像控點的布設需要注意以下幾點事項：①按照測繪區(qū)域實際的地形地貌劃分相應的測繪分區(qū)，位于測繪分區(qū)之外的像控點一般布設于圖輪廓線外，一般位于航向基線不少于1條、旁向大于100m的部位；②位于航線兩段的控制點，必須滿足偏離半徑小于半條基線的長度；③像控點的選點位置要結合測繪區(qū)域的地形地貌進行，必須選擇沒有爭議、易于識別的區(qū)域，如房角等明顯的地物標志；④若在山頭選擇像控點，則選擇在平山頭或者地形變化較小的區(qū)域，可以有效的提高測量精度；像片控制點布設范圍的高程變化較小，可以有效的提高傾斜攝影測量精度；⑤植被發(fā)育的區(qū)域或者有高大數據獲建筑物拐角處不易布攝像控點，在內業(yè)檢測過程中容易出現(xiàn)測量時遮擋視線等而引起測量精度的降低；⑥在測繪區(qū)域內的大面積水域區(qū)域不易布攝像控點；⑦像控點的布設要充分考慮測繪區(qū)域的交通條件，以交通條件良好，易于保存的區(qū)域為最佳。

2.4 空中三角加密處理

在測繪過程中不可避免的受到外部環(huán)境的影響，如植被等，導致在實際的無人機傾斜攝影過程中出現(xiàn)地面控制點測量達不到實際需求或者較小測繪區(qū)域測繪盲區(qū)的出現(xiàn)等，使得測繪成果達不到最終的測繪要求。此時，需要進行空中三角加密處理和校正工作，可以彌補上述原因導致測繪精度達不到要求的缺陷。空中三角加密處理是建立在對影像外的方位元素進行準確預算，再結合相應的軟件將干擾因素剔除，可以有效的提高測量精度，對地形條件較差區(qū)域的航測結果有明顯的改善。在完成空中三角加密處理之后，可以根據礦山測繪實際需求輸出DOM、DEM、DSM等模型。

2.5 三維建模和數據采集

三維數據模型的建立是借助多視角傾斜影像進行幾何校正、聯(lián)合平差、多視匹配等一系列操作，最終獲得可視化的三維傾斜模型的過程。三維數據模型建立完成后，可以借助數據處理軟件獲取測繪區(qū)域的地物、地貌等數據[3]。數據的采集工作主要包含三個方面的內容：①地物要素的采集工作，主要由測繪任務手動完成，如拍攝影像中的像控點、建筑物等，可以提高測量的精度；②地貌要素三維信息的自動提取，主要包括了測繪區(qū)域等高線、高程注記點等的采集工作，可以借助現(xiàn)代化的處理軟件平臺進行，但需要經過后期測繪人員的人工整飾與取舍才可以投入使用；③地物等要素遮擋問題的處理，對相片資料中的遮擋區(qū)域進行補充測量，可以提高最終的測量精度。

2.6 外業(yè)調繪及補測

前文已述及，無人機傾斜攝影技術在航空拍攝過程中不可避免的存在拍攝盲區(qū)，通常在植被發(fā)育、建筑物遮擋的區(qū)域無法獲得相應的影像。因此，在后期內業(yè)處理過程中要對上述區(qū)域標注出來，及時的開展外業(yè)的補測與調繪工作。此外，在獲取地物、高程標注過程中對于不確定的地區(qū)或者復雜區(qū)域標注出來，進行外業(yè)的實地調查工作和補測工作，可以提高礦山測繪精度。

3 結語

綜上所述，無人機傾斜攝影技術在現(xiàn)代化礦山建設中占據重要的地位，在社會其他測繪領域中也具有廣闊的應用前景，均取得了顯著的成效。通過本次某金屬礦山地形圖的測繪，獲得最終地形圖的平面位置誤差小于2cm，高程注記點的誤差控制在1cm，具有良好的測量成效。因此，該技術完全可以滿足礦山測繪的基本要求，可以進行大規(guī)模的推廣使用。