無人機三維傾斜攝影技術(shù)在礦山監(jiān)測中的應(yīng)用

張 軍，高潔純

（江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊，江西 南昌 330001）

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對于礦山工程的開采工作也受到了極大程度的重視。眾所周知，礦山工程是實現(xiàn)我國經(jīng)濟發(fā)展必不可少的重要之撐，開采過程的順利程度關(guān)乎整個工程的經(jīng)濟效益。因此，在礦山開采的過程中，必須加強環(huán)境監(jiān)測，結(jié)合現(xiàn)代化的科學技術(shù)，努力實現(xiàn)精準地質(zhì)定位、高度信息采集、全面開采礦山。鑒于此，本文將以無人機三維傾斜攝影技術(shù)在礦山監(jiān)測中的應(yīng)用為主要研究對象，以提高該項技術(shù)在礦山工程中的利用價值。

1 概述無人機三維攝影技術(shù)的基本內(nèi)容

無人機通常指的是無人駕駛的、具有自動駕駛能力的飛機或其他飛行器，其利用無線遙感設(shè)備進行控制，逐步實現(xiàn)對相關(guān)區(qū)域的觀測和信息采集，并將采集的信息及時傳回地面接收設(shè)備，再結(jié)合一定的數(shù)據(jù)處理進行信息的確認和篩選，進而實現(xiàn)全方位的、空間上的地質(zhì)地形等的信息采集[1]。因此，無人機具備了靈活、輕便、經(jīng)濟效益高、造價成本低、可利用條件好等多種優(yōu)勢，實現(xiàn)了在航拍、礦山、地質(zhì)地形、農(nóng)業(yè)、河流、災(zāi)害區(qū)域、野生動物區(qū)、雨林區(qū)及傳染病的監(jiān)控方面的高效利用。

在無人機的系統(tǒng)組成方面，通常包括了：①飛行平臺，主要負責飛行及相關(guān)數(shù)據(jù)信息的觀測、采集和監(jiān)控；②控制系統(tǒng)，通常以遙感技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合飛行控制技術(shù)和設(shè)備管理技術(shù)，在自駕、定位等的配合下，實現(xiàn)無人機的整體控制；③攝影傳感系統(tǒng)，主要是一種攝影傳感器，在無人機的飛行過程中，通過對快門進行定點曝光控制，對焦固定和相機鎖定等技術(shù)來實現(xiàn)三維的地面信息攝影；④地面接收系統(tǒng)，主要用于接收飛行器采集到的信息，并對其進行數(shù)據(jù)處理、分類、歸納，進而得出所觀測區(qū)域的具體信息，保障整個過程的信息準確、真實、可靠。

斜攝影技術(shù)是在高新技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展而來的新型攝影測量技術(shù)，其在垂直角度、四個傾斜角度等方位都能實現(xiàn)同步的信息采集，尤其是在建筑物的觀測過程中，極大程度的增加了觀測數(shù)據(jù)的真實性、客觀性、可靠性[2]。無人機三維傾斜攝影工作示意圖如圖1。

圖1 無人機三維傾斜攝影工作示意圖

鑒于以上情況，市場上流通的無人機在礦山工程的觀測過程中基本具備了以下幾種優(yōu)勢：①能夠?qū)崿F(xiàn)全方位、全過程的實時監(jiān)控，保障了整個礦山工程開采的安全性；②能夠?qū)崿F(xiàn)垂直、傾斜等多個觀測角度的信息采集，能準確的反應(yīng)所測區(qū)域的具體情況；③能夠保障觀測區(qū)域的信息真實性、清晰性，紋理的可觀測性，數(shù)據(jù)的可信賴性；④能夠?qū)崿F(xiàn)傾斜攝影影像中的單張影像的量測；⑤觀測數(shù)據(jù)的量小，傳輸過程簡單，有助于數(shù)據(jù)共享[3]。

2 無人機三維傾斜攝影技術(shù)在礦山監(jiān)測中的應(yīng)用分析

2.1 工作流程

在礦山工程的實地監(jiān)測過程中，無人機三維傾斜攝影技術(shù)的主要工作流程如下：①前期地形地質(zhì)情況調(diào)研準備。充分的前期信息調(diào)研工作是礦山環(huán)境監(jiān)測的重點工作，調(diào)研信息的全面、準確程度將極大程度的減小觀測過程的難度，提高觀測質(zhì)量和效率；②觀測航線的設(shè)計與確認。觀測航線的準確與否直接關(guān)系著整個礦山工程開采的進度，因此，必須保障觀測航線能夠避開地質(zhì)地形極度復(fù)雜的區(qū)域，減小因氣候條件的變化等對攝影效果產(chǎn)生干擾，進而增大觀測區(qū)域的清晰度、準確度和分辨率；③實際航拍過程。在實際的航拍過程中，分別從垂直角度、四個傾斜角度來實現(xiàn)觀測區(qū)域的多方位信息拍攝，同時記錄無人機的具體航行參數(shù)（高度、速度、方位及坐標等），結(jié)合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行信息處理和分析，準確嵌入礦山工程地理地質(zhì)信息和攝影信息，保障礦山工程的觀測信息的準確，提高礦山工程的安全性能；④系統(tǒng)信息處理。針對飛行設(shè)備采集到的礦山信息，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)軟件進行地理信息的處理，進而建立立體模型、三維模型和實景模式，真實還原觀測區(qū)域信息；⑤觀測結(jié)果信息確認及評估。結(jié)合觀測結(jié)果，對比礦山實景現(xiàn)場，充分檢查信息還原程度，切實保障觀測結(jié)果的高分辨率、高準確度、高可信性。

2.2 礦山開采區(qū)域?qū)崟r監(jiān)測

通常情況下，無人機是在露天情況下對礦山工程的開采情況進行實時監(jiān)測。因此，在實際的監(jiān)測過程中，無人機能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，真實的反應(yīng)礦山的開采情況。在真實投影圖像中，其數(shù)據(jù)結(jié)果能直接體現(xiàn)礦山工程的開采區(qū)域和實際地形地貌，而高分辨力的三維現(xiàn)實數(shù)據(jù)模型能充分的體現(xiàn)礦山的真實情況，并將開采的進度及步驟準確的反應(yīng)到觀測影響中，極大程度的降低了工程監(jiān)管人員的工作力度和礦山項目測量工作人員的工作強度，大大的提高了工程項目效率，降低了人力資源的大量消耗，提高了工程項目經(jīng)濟效益和工程安全保障，促進了礦山開采工作和諧、穩(wěn)定的進行。

2.3 應(yīng)用成果分析

在礦山工程的開采監(jiān)測工作中，無人機三維傾斜攝影記得胡的應(yīng)用成果有：①高分辨率的DOM數(shù)據(jù)的獲取，高分辨率的三維傾斜立體數(shù)據(jù)模型的建立，實現(xiàn)了整個礦山工程觀測區(qū)域的實時監(jiān)測，保障了整個工程的安全開展；②實現(xiàn)了傾斜立體模型的多方位測量，土方量的實際測量，提高了礦山觀測區(qū)域的直觀性、準確性、及時性和有效性；③真實反映礦山工程開采情況，提高了現(xiàn)場管控效率，降低了人力消耗，保障了開采的生產(chǎn)調(diào)度，工程進度、以及各項輔助工程（排水疏干工程、環(huán)境保護工程等）的開展的高效、高質(zhì)和高量。

3 結(jié)語

無人機三維傾斜攝影技術(shù)作為現(xiàn)代化的測繪技術(shù)，其不僅涵蓋了信息化、數(shù)字化的技術(shù)能力，還在極大程度上提升了經(jīng)濟適用性、測繪高效性、數(shù)據(jù)真實性、測量有效性等方面的能力，同時結(jié)合其在垂直方向和四個傾斜角度上的測量優(yōu)勢，以及真實還原地質(zhì)地形的特點，將大大提升該技術(shù)的應(yīng)用市場，將繼續(xù)推動該技術(shù)的發(fā)展。