無人機航測系統在礦山測量中的應用

蔣吉生，史艷兵，洪華德

（中國冶金地質總局湖南地質勘查院，湖南 長沙 410016）

無人駕駛飛機近年來被廣泛應用在各個行業當中，其主要是依靠陸地上的指揮設備，完成相對應的指令，在高空中并不需要特殊專用航道就可以完成起飛。無人機航測在實際應用過程中，可以實現對地形圖的有效測繪，而且還能夠通過紅外線技術、電磁波技術等，實現對技術圖像的繪制和利用。

1 無人機航測系統在礦山測量中的實際應用

無人機航測原理：通過無線電遙控設備或機載計算機遠程控制飛行系統，利用搭載有小型數字相機作為遙感設備，使無人機在一定的空域內飛行，獲取高分辨率的數字航片。

圖1 礦區無人機傾斜攝影測量三維影像示意圖

1.1 項目實例

本文選擇湖南省某石礦地形圖測繪項目作為具體的案例分析,該礦區面積約1.5Km2[1],通過對實際考察結果進行分析可以看出，該礦區在日常開采過程中，其主要是通過燃爆采礦的方式進行開采，但是由于該礦區的地理位置相對比較復雜。工作人員無法進入到施工現場，同時在巖壁以及巖壁上一些原本存在的天然林木還仍然存在其中，即使是通過無棱鏡全站儀也很難對該礦區的實際情況進行探測[1]。如在該項目的實際應用中，測量完后所建設的模型如圖1所示，在這一基礎上，可以直接在三維模型當中，勾畫出相對應的地形圖。由于該礦場屬于小型礦區，所以只需要半個小時就完成了所有野外數據的采集。在自動建模時，用了一個多小時左右，最終的成果如圖2所示。

圖2 傾斜攝影測量效果圖

1.2 測量的有效控制

在針對測量進行控制的時候，最好是利用GPS和全站儀進行結合的方式，這樣能夠保證測量的準確性和有效性。同時，要選擇一雙四等分的GPS控制點，在每一個控制點中都需要進行相對應的加密設置。

1.3 無人機的測量流程

本次無人機航測采用的無人機為大疆旋翼無人機，精靈Phantom 4 Pro，配備1英寸2000萬像素CMOS影像傳感器以及7組8片全玻璃鏡片組成的高解析度鏡頭。

（1）對航線進行規劃。連接好遙控器和平板，在DJI GO 4 APP中進行飛行器檢測，設置自動返回點。經檢測合格能起飛后退出DJI GO 4，進入航飛軟件Pix 4D APP中對測區進行航線設置，選用的航飛范圍要適當超出測區范圍，一般以50米為好；同時要對飛行高度進行設置，可以在GOOGLE地球上瀏覽測區的大概高程，航飛高度必須超過測區范圍內最高點與起飛點的高差，避免無人機撞機損毀。

（2）選定航飛模式。航線設置好后，通過Pix 4D控制無人機自動起飛并按航線進行數據采集；Pix 4D中可以設置照片旁向重疊度為70%，縱向重疊度為80%。并實時注意無人機采集數據的情況，看是否有影像漏拍的情況，否則需召回無人機重新起飛航測。

（3）像控點的測量。成圖比例尺為1：1000時，在測區范圍內按700米左右布設一個像控點的原則進行布控；如果測區范圍較小，仍需保證測區內有4-5個像控點。像控點周圍的地形高差不能太大，盡可能選擇一定的平坦區域，避免后期內業處理時刺像控點時引起較大的高程誤差。

在針對相片的控制點進行具體設置的時候，需要將1.5m規格的方形噴繪紙作為相片控制點的標志，在這一基礎上，需要將其設置成黑白相間的三角符號。在本次航測中，共布設像控點8個，采用RTK進行測量。

（4）數據導出與成圖。采用與航飛軟件同類型的軟件Pix 4D Mapper對影像進行處理，最后利用DEM將數據引入到專業軟件中制成正射影像，并對其進行進一步處理，制成最終圖像。在針對像點進行坐標測量的時候，要意識到大氣折光等一些因素的誤差，這樣才能夠通過自檢校平差技術對其進行有針對性的處理。

（5）外業調繪和成果精度檢查。在針對外業調繪以及成果精準度進行檢查的時候，由于外業調繪主要是在已經打印好的地圖上進行。

（6）無人機航測與傳統測量的對比。本次航測1.5Km2，通過準備工作、外業的航飛工作、像控點測量、內業成圖、外業調繪等步驟，通過兩名技術人人員，耗費1天時間，便可形成可供礦山使用的最終地形圖。如果該項目采用RTK或全站儀傳統測繪方法進行，2名技術人員至少需要20天時間才能完成，并且有些地方無法深入和確保其精準度，所形成的最終地形圖可使用性較差。

2 無人機航測系統在礦山測量中的應用優勢

（1）有利于提高作業效率。通過無人機航測系統在礦山測量中科學合理的利用，不僅能夠從根本上促使工作效率得到有效提升，而且還能夠保證數據在采集、整理以及實際應用過程中的效率。

（2）數據精準。無人機航拍圖像在實際應用過程中，可以根據實際情況的需求，對自身的比例尺大小進行有效的調整。這樣不僅有利于適應各種不同類型礦山的測量工作，而且還能夠提供出符合實際要求的影像。

（3）安全可靠。傳統作業方法在對礦山進行測量的過程中，為了保證最終成圖的可使用性，測繪人員需要進入到一些比較危險的區域，這就會使技術人員面臨非常多的危險。但是通過無人機航測方法對礦山進行測量，就可以有效避免這方面問題，可以針對一些無法到達的地區進行有針對性的信息采集，避免了測繪技術人員親自去涉險，大大提高了工作的安全性。

3 結語

科學技術的不斷進步和快速發展，促使無人機航測系統在礦山測量中得到了廣泛應用。無人機航測系統的應用，不僅有利于打破傳統測量方式的局限性，而且還能夠廣泛收集礦山現場的各項數據，為測量數據的準確性提供有效保障。通過無人機航測系統，實現科學合理的礦山測量，為礦山地籍調查工作以及開采工作的有序實施提供有效保障。