無人機航測技術在礦山工程測量中的應用

朱 萍

（浙江華坤地質發展有限公司，浙江 溫州 325000）

社會經濟可持續發展，我國正在不斷增強整體實力，對發展科技產生更高要求，因此，國家鼓勵創新各種技術，基于這一環境，無人機航測技術應用發展速度極快，一定程度推動我國各個行業的進步，有必要對無人機航測實際應用進行全面分析。

1 無人機航測概述

（1）技術原理。將固定翼或多旋翼無人機飛行器作為關鍵載體，使用GNSS導航和IMU模塊，提高了數字相機的分辨率，關鍵作用是拍攝地面，還可以利用計算機軟件合理處置航片數據，如此可以迅速產生低空高分影像的航測系統。相較于傳統航測，提升生產水平，節省投入成本[1]。

（2）技術優勢。第一，良好的應急性能。在測繪礦山時，時常會產生大量突發情況，傳統解決方法是有關部門或企業利用人機航測方法，產生全新測繪，但這種方法需要投入高額經濟費用，加之天氣和不可抗因素的影響造成不能預估的危險，但無人機航測技術有效解決這部分問題，在具體勘測中可以有效解決應急問題。第二，周期短，成本低。在應用中，由于技術表現的創新特點，嚴重縮短了應用技術時間，僅要求人工運行無人機，不但這樣，制作與運行無人機航測成本相對不高，造價不高相應減輕有關部門經濟壓力，這也是技術優勢。幫助使用部門充分獲得技術最大價值。第三，準確的數據信息。在開展地質勘測操作中，由于在機身上利用航測技術配置高端性能的相機，在飛行中獲得十分清晰圖像和攝影，一定程度提高了后續換算和勘測效率，不僅這樣，無人機航測靈活水平更高，并表現出巨大優勢，還可以到達大量人機航測不能到達的區域，進一步得到更準確的數據信息。在操作方面，人機外觀靈巧，提高了操作的便捷性[2]。

（3）系統組成。無人駕駛器是航測系統的關鍵飛行平臺，主要利用負載數碼相機開展拍攝，并借助有關航測數據處理軟件分析數據，實際組成內容包括：地面處理數據、獲取影像設備、飛行控制體系等。通過分析構成可知，航測系統實際內容包括與地面相配的設備和無人機飛行平臺，其中數據、信息處理和接受設備共同組成地面配套設備，獲取影像設備與飛行控制系統則是無人機飛行平臺的主要部分。

經過了解無人機形態可知，關鍵載體是傳感與導航設備，載重應超過2kg，續航時間最少保持1.5h，嚴控巡航速度，設備搭載任務倉體積至少達到12500cm3，保持4級之上的抗風能力，科學設計2種起飛方式。

2 應用必要性

對于無人機技術來講，形成相對廣泛的測繪操作范圍，不會局限在某一固定行業區域。需要注意的是，在對測繪技術科學應用時，可以最大程度地降低測繪礦山難度，還可以確保測繪精確度。基于無人機航測技術特點分析，能得到十分簡單的操作，并凸顯自動智能化特點，保證獲得準確的資源信息。在實際測繪中，牽涉大量數碼內容，為了保證測量數據的準確性，需要客觀應用無人機航測技術。

3 具體應用策略

無人機航測憑借本身優勢和迅速發展的科技，相應拓展應用范圍，當前已經大規模應用，將其引入礦山測繪中與生產安全需求相符。礦山測繪是開發建設礦山的基礎，對今后操作流程造成一定影響，因此對精準度產生較高要求。所以合理應用無人機航測技術需要對其科學管理，確保獲得準確無誤的數據。由于礦山測繪對數據產生的實際需要，可以將很多地面控制點科學布設在航測范圍內從而得到更合理的資料。

（1）設計航線。在航測之前，首先全面調查與了解航測區域內部的地質形勢、面積、自然環境等，結合實際航測狀況設計客觀的航圖，其中包括與航線有關的數量、方向等，保證獲得準確合理的數據，并利用這部分信息設計科學的航線規劃。保證在設計操作中收獲準確無誤的數據。

（2）地面控制。地面控制被認為是業內布點，結合相關要求，在航測范圍內設置地面區域實際情況，在實際操作中結合實際礦山狀況與地形特性開展野外工作，確保不會出現地面死角，強化航測達到百分之百覆蓋效率。

（3）像控測量與影像迅速拼接。明顯不同于傳統航測，使用無人機開展像控測量時，可以獲得很多影像數量，相應減少像幅，大部分都屬于應急測繪，不適合利用沖印相片測量。同時，在測量區域范圍內產生大量特點，故在航飛以后，實施像控測量的過程中，通常在測繪區域內部均勻分布像控點，在對比鮮艷色彩方面十分顯著，形成較高的影像辨識度。當得到影像以后，對其質量有效檢查，一旦不符合規定要求預處理畸變以后，根據任何一張影像對應的POS數據，迅速拼接測區影像。

（4）空中三角測量。利用無人機處理軟件計算空三加密，這一軟件有較高的自動化水平，一般僅對點文件、相機參數文件、POS數據和原始影像綜合控制。由于采取T型航線，為提高處理的便捷性，一般是建立東西航線以后，利用POS數據自主建立自動化航帶，科學配置連接點，并挑取粗點與差點，對測區內部均勻部分連接點情況有效檢查，自主增加部分連接點，保證連接航線與模型之間的強度。需要注意的是，在加點操作中，應保證與影像邊緣充分距離，避免邊緣出現較大變形。

（5）在數字礦山測繪中的應用。當前我國主要是測繪數字礦山建設，采取現代化測繪方法整體分析礦山綜合數據，有利于構建礦山數字化模型，為開采與管理提供技術基礎，科學應用礦山資源。實際操作如下：第一，設計航攝像控點和采集數據。在航測中應認真根據操作標準科學設計，對攝像控制點科學布置，借助PTK差分定位方法，對像控點范圍內立體和平面數據有效控制。通常來講，在開展開采工作之前，應認真采集各項數據資料，包括采集礦山內部結構數據和附近環境信息數據等；而無人機技術體現出高新特點，可以發揮較好的利用效果，例如有效測繪礦山實際地形，提供全面信息等；如此，在開采操作中，有關人員結合信息材料，逐步提高工作水平。第二，影像編輯、建模與外業調繪。在航測中對有關影像信息記錄，進一步導入立體測圖軟件，自行配置影像，通過科學拼接數據，構建三維立體模型。通過設計事先布置好的控制點影像坐標，獲得準確的影像配置，通過業內繪制軟件設計坐標和邊線，自主匹配數據。第三，DEM、DOM數據制作。利用專業航攝軟件，獲得精確的DEM數字模型，通過設計外觀有機融合數字劃線圖數據，利用正攝影導入模塊，科學設計畫圖。同時有效調整色調與亮度，獲得清晰的影像。

4 結語

綜合分析，我國已經開始大規模應用無人機航測技術，同時在創新發展中，利用大量優勢特點，廣泛應用在礦山測繪中，傳統測繪手段容易受到復雜地形的影響，對人員和設備產生更高的要求，無人機測繪成功解決了這個問題，不僅節省了投入成本，還提高了數據的準確性。結合現場真實情況，根據研究航測數據結果，編制可行性的施工計劃。