旋翼無人機航測在礦山測量中的應(yīng)用

趙少鋒

（華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050024）

1 旋翼無人機航測技術(shù)概述

隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，將無人機航測技術(shù)應(yīng)用在礦山測量過程中能夠有效地提高礦山測量的效率和測量質(zhì)量。在無人機航測技術(shù)發(fā)展過程中，固定翼無人機航測技術(shù)已經(jīng)比較成熟。但是在單個礦區(qū)測繪工作中，使用旋翼無人機能夠更好的節(jié)省測量成本，提高測繪效率，旋翼無人機可以搭載實時位置以及姿態(tài)測量設(shè)備，同時配合慣導(dǎo)技術(shù)，能夠?qū)γ恳幻霟o人機所在的空間位置和測量設(shè)備的姿態(tài)情況進行精確的計算，從而保證每一幅測量圖的精確定位和計算。同時旋翼無人機具有較好的抗干擾性，能夠抵抗六級強風和暴雨天氣等，其爬上速補能達到7.5m/s左右，飛行速度可以達到15m/s。使用搭載的攝像設(shè)備能夠進行懸停拍攝，并且可以根據(jù)設(shè)定的航測路線完成自動行航攝，并且在旋翼無人機測量范圍五公里內(nèi)，能夠有效地是實現(xiàn)拍攝數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性和有效性。因此，將旋翼無人機航測技術(shù)應(yīng)用在礦山測量中能夠更好的滿足現(xiàn)代礦山測量的需求，提高礦山測量工作效率[1]。

2 礦山測量工作概述

礦山測量指的是礦山開采的各個階段所需要測量的所有工作。但是一般對礦山測量工作進行研究時，主要指的是地面上的礦區(qū)地形圖測繪工作、礦山界線測量以及放樣工作、礦山地圖測繪工作等。一般情況下，因為礦區(qū)都處于山區(qū)地帶，而山區(qū)的地形地貌都比較復(fù)雜，例如樹木，森林，溝壑以及坑洞等自然條件都會提高礦山測量工作的難度。并且因為森林、溝壑以及坑洞的影響，可能會導(dǎo)致測量工作的可達性和通視性不足。為了解決礦山測量工作中的通視性和可達性問題，測繪人員需要冒著受傷甚至生命危險到達界樁點，才能保證測量工作能夠順利進行。因此，傳統(tǒng)的礦山測量工作量十分大，測繪成本也比較高。而隨著現(xiàn)代礦山測量的需求，測量工作內(nèi)容有了更大變化。傳統(tǒng)的測繪工作已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代礦山測量需求，因此，應(yīng)用全站儀、GPSRTK技術(shù)提高測繪工作效率和質(zhì)量成為當前礦山測量的主要發(fā)展趨勢。

3 旋翼無人機航測在礦山測量中的應(yīng)用

3.1 對無人機航線進行設(shè)計

在使用旋翼無人機進行航測量工作時，要以礦山測量區(qū)域內(nèi)的地圖影像為主要參考依據(jù)，這樣才能確保航測工作能夠順利完成。第一，必須提前設(shè)置好測量區(qū)域的坐標，無人機飛行的航線和方向等信息，才能保證旋翼無人機在進行航行測量時能夠與旁向相互重疊。第二，在無人機航測過程中，要對礦區(qū)內(nèi)的測繪區(qū)域進行有效選擇。一般會使用縱向方向交叉布置的方式選擇礦區(qū)內(nèi)的測繪區(qū)域。第三，在設(shè)置無人機航線和飛行方向時，必須保證設(shè)置參數(shù)的準確性和及時性，一定要根據(jù)測量需求提前設(shè)置，保證無人機可以根據(jù)提前設(shè)置好的航線和方向完成自動航測工作。與此同時，對無人機進行航測時的的電量情況要進行時刻關(guān)注，如果無人機在航測過程中出現(xiàn)問題，要及時更換電池或者采取其他措施解決問題，才能夠確保航測工作的順利性[2]。

3.2 重視對地面控制工作的管理

將旋翼無人機應(yīng)用在礦山測量工作中，必須重視地面控制工作質(zhì)量，工作人員必須根據(jù)無人機航測標準和規(guī)定，結(jié)合測量區(qū)域內(nèi)的具體情況，對控點進行有效布設(shè)。在此基礎(chǔ)上，才能夠進行下一步的現(xiàn)場測定工作。在對控點進行布設(shè)的過程中，測量人員必須充分考慮礦山測量區(qū)域的具體情況，要對礦山測量區(qū)域的地形特點進全面分析，才能充分保證控點布設(shè)的準確性和合理性。只有這樣才能在最大程度上確保旋翼無人機航測獲取準確度比較高的數(shù)據(jù)信息。

3.3 對無人機航測加密結(jié)果精度以及采集精度評定與分析

在進行加密結(jié)果精度以及采集精度評定分析工作中，主要根據(jù)以下方面完成評定以及分析工作：第一，空中三角測量工作。將空中三角測量方法應(yīng)用在無人機航測過程中，能夠在一定程度上提高航測結(jié)果的準確性和科學性。因為使用無人機的數(shù)碼影像測量一些較小面積的控制點時，只能或許比較少的信息量。但是在對礦山區(qū)域內(nèi)獲取的航測影像進行信息提取時，必須對外方位元素以及加密點的地面坐標進行計算。但是信息提取量比較少時，可能會導(dǎo)致計算結(jié)果存在比較大的誤差。因此，要合理應(yīng)用空中三角測量工作，要在專門的數(shù)據(jù)軟件中對收集到的信息進行有效處理。對現(xiàn)代化的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的充分利用，可以進一步保證測量效果最佳化，保證測量結(jié)果的精準性。第二，嚴格控制測量結(jié)果分析精度。無人機在航測過程中，使用一些質(zhì)量標準和計算方式對定向點進行計算。

同時，還要全面掌握計算結(jié)果的誤差和最大誤差值。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)對計算結(jié)果的對比分析，才能對連接點誤差和最大誤差值進行確定。同樣，還要對計算結(jié)果整體進行分析和研究，在分析過程中要重視航測技術(shù)的應(yīng)用范圍，一般情況下，航測技術(shù)在小區(qū)域大比例等測繪工作中應(yīng)用效果更好。

3.4 無人機航測在數(shù)字礦山測繪中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國的礦山測量工作對數(shù)字技術(shù)的充分應(yīng)用，以數(shù)字礦山為主的礦山測量建設(shè)工作成為主要發(fā)展趨勢。在數(shù)字礦山建設(shè)過程中，主要是對一些現(xiàn)代化的測繪手段進行有效利用，能夠保證對礦山整體情況有更加科學和準確的分析。這樣可以在最大程度上確保建立數(shù)字化礦山模型更加精準和可靠。從而為礦山開采工作以及相關(guān)的施工管理工作提供科學合理的技術(shù)參考以及數(shù)據(jù)保證，并且能夠在一定程度上提高礦山資源的綜合利用效率。將無人機航測技術(shù)應(yīng)用在數(shù)礦山測繪過程中，主要包括以下環(huán)節(jié)：第一，無人機航測的攝像控點布設(shè)以及數(shù)據(jù)采集工作。在旋翼無人航測工作進行的過程中，測量人員一定要根據(jù)測量工作的操作規(guī)范對控點進行設(shè)置。要確保布設(shè)無人機航測攝像的控制點的準確性和有效性，在此基礎(chǔ)上，還要使用RTK差分定位方式獲取攝像控點范圍的立體數(shù)據(jù)，同時獲取準確有效的平面數(shù)據(jù)。第二，攝像編輯工作、建模工作以及外業(yè)調(diào)繪工作。在無人機航測過程中，需要對相關(guān)的以上信息進行準確及時記錄，將影像信息內(nèi)導(dǎo)入內(nèi)業(yè)立體測繪軟件可以對影像進行自動匹配。然后對數(shù)據(jù)進行有效拼接后，可以建立出直觀的三維立體模型。然后對預(yù)先布置好的控制點進行影像坐標數(shù)據(jù)設(shè)置，能夠保證影像匹配的準確度。利用內(nèi)業(yè)繪制軟件對有效輪廓、邊線、坐標等數(shù)據(jù)進行準確設(shè)定。這樣可以在最短時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)信息匹配工作。第三，開展DOM數(shù)據(jù)制作。只有應(yīng)用專業(yè)的航測軟件，才能夠在無人機航測過程中將航測相片進行影像糾正、融合、鑲嵌、裁切，才能確保得到有效可靠的數(shù)字正射影像圖。除此之外，還要準確調(diào)節(jié)色調(diào)和亮度，才能夠在一定程度上保證影像清晰度，進一步確保獲取數(shù)據(jù)的準確性[3]。第四，提取高程數(shù)據(jù)和勾繪地類地物，生成電子版地形圖。第五，提交成果資料。包括技術(shù)報告，數(shù)字正射影像圖（DOM），DWG格式的礦區(qū)地形圖，像控點坐標等。

4 結(jié)語

綜上所述，將旋翼無人機航測技術(shù)應(yīng)用在礦山測量過程中具有獨特的優(yōu)勢。特別是礦山測量工作規(guī)模相對較小時，使用旋翼無人機能夠彌補傳統(tǒng)測量過程中的不足，能夠提高礦山測量的通視性和可達性要求。而當?shù)V山測量工作規(guī)模比較大時，使用固定翼無人機可以對測量區(qū)域進行更加有效準確的測量，提高測量效率。尤其是隨著高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)以及激光設(shè)備輕型化在無人機航測技術(shù)中的應(yīng)用，能夠提高無人機航測手段的多樣化，并且在很大程度上提高測繪工作的精度。這樣能夠極大的節(jié)省礦山測量過程中的人力勞動工作量，并且能夠減少人為測量操作失誤，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度不足問題。因此，要根據(jù)無人機航測技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用在測繪工作的各個領(lǐng)域能夠提升測繪工作質(zhì)量。