無人機傾斜攝影測量在礦山測繪中的實際運用分析

侯懷敏

（江西贛南地質工程院，江西 贛州 341000）

在礦山資源開采和利用上，需要將礦山測繪數據當成是依據，保證礦山得到科學建設。在傳統的礦山測繪工作中，采用的測量技術成圖速度較慢，測繪精度難以達到要求。伴隨著高新智能技術的發展，無人機傾斜攝影技術開始在測繪工作中得到運用，能夠提供全面影像數據資料，推動礦山測繪工作的高效開展。

1 無人機傾斜攝影技術

所謂的無人機傾斜攝影技術，其實就是通過在無人機平臺上實現多個航攝相機搭載，然后按照固定航線從垂直、前、后、左、右等不同傾斜角度完成測區影像采集的測量技術。采用該技術，能夠使地面物體情況得到準確反映，并且實現物體紋理信息的高精度獲取。配合采用先進定位、融合、建模等技術，能夠實現真實三維模型的生成。按照技術應用流程，需要通過拍攝航片、pos信息和傳感器參數完成影像數據采集，實現外業像片控制測量。在此基礎上，需要進行內業數據處理，加強控制點影像關聯，通過空三運算實現成果輸出，最終完成三維實景模型和DEM模型的建立[1]。因此應用傾斜攝影技術，能夠滿足測繪區域的測量要求。

2 無人機傾斜攝影測量用于解決礦山測繪問題

在礦山開采規劃設計、礦山施工質量監管、礦山竣工測量等各項測繪工作中，受礦山地形復雜、常規攝影存在局限性等多種因素的影響，采取傳統測量手段難以完成礦山數據的全面采集。與此同時，測量工作開展需要耗費較長周期，數據資料保存和處理誤差較大，造成測繪工作效率不高，測繪結果精度低，在礦山大比例尺地形圖繪制等方面無法達到理想效果。應用無人機傾斜攝影技術進行礦山測量，能夠憑借傾斜攝影的功能性和適用性，突破常規攝影的局限性。通過無人機的智能操作，可以快速完成礦山全景勘查，然后從多個角度與進行資料的收集，得到成果影像，完成礦山物細節數據的量繪。經過批量提取和貼紋理處理，能夠提高測繪效率，使礦山三維建模成本得到降低，保證各點位擁有空間坐標，能夠使礦山地形地貌特征及細節得到直觀展示。

3 無人機傾斜攝影測量在礦山測繪中的實際運用

3.1 測區概況

某礦山屬于露天礦，采用高臺階開采，擁有較高邊坡，數十米不等，走向長在幾百米到幾公里之間，擁有復雜地形變化，難以采用常規方法開展礦山測繪作業。出于對測繪人員人身安全問題的考慮，同時為保證坡度較大區域的測繪數據能夠正常采集，計劃采用無人機傾斜攝影技術進行礦山測量，實現礦區大比例尺測繪，滿足礦區規劃設計要求。

3.2 飛行方案制定

結合技術實際運用要求，需要根據測區情況和工程精度完成無人機飛行方案的科學制定。具體來講，就是要根據測區面積和地形復雜程度完成攝區劃分，然后進行航線、航高、航向重疊等飛行參數設定，完成像控點合理布設。結合規范要求，需要對基準面高程進行確認。按照公式H=f×GSD/a，可以完成測繪精度條件下的航高H計算。式中，f指的是攝影鏡頭焦距，GSD指的是影像地面分辨率，數值較小說明精度較高，a則為像元尺寸大小，焦距與像元遲遲均由攝像機規格決定[2]。選取的航攝系統為HM2200，攝影機為南方測繪傾斜數字航空攝像機，需要完成配套衛星定位系統等系統的配置，以確定各項飛行參數大小。根據飛行時間，可以對航線長度方向等參數進行模擬。采用航線規劃軟件，能夠完成航線模擬，綜合考慮航線與航高比、攝區長寬比進行航線布設。由于攝區面積較大，需要劃分成多個小區域，分航次完成數據采集，像控點的架設需保證測區在控制區內，通過適當加密保證數據采集精度。

3.3 測量數據采集

在測量數據采集上，還要使無人機按照飛行方案完成測區影像數據采集。

測區面積7km2，共用8個架次進行數據采集，單個批次應按航向重疊80%，旁向重疊60%。而攝影相對航高200m，基線長2000m，能夠在定焦模式下開展測量工作。為獲得礦區三維實景模型，得到分辨率為1:1000的正攝影像圖，需實施3d外業采集。在完成測區像片數據采集后，需要利用像控點測量方式進行點位信息獲取，用于后期運算，確保模型擁有實際地理坐標。根據像控點布設準則，需要完成14個像控點布設，采用GDCORS-RTK進行數據采集，提高測點精度。按照圖根點測量要求，點位誤差應達到±0.03m標準，高程中誤差為±0.05m。針對各像控點，需要完成兩次獨立觀測，并取平均值作為測量成果坐標，最終獲得了14個圖根點。針對RTK圖根點，需要完成精度檢測。從結果來看，實測精度可以達到預設精度指標，點位中誤差和高程中誤差分別為±0.01m和±0.03m。

3.4 測繪數據處理

針對得到的數據，需要采用Context Capture軟件進行處理，利用多視圖多維重建技術完成任意照片處理。應用軟件，可以導入具有一定重疊率的數碼影像，然后自動生成高質量正射影像，并完成高分辨真彩色三維建模，得到的模型能夠達到毫米級精度。完成像片導入后，需要利用網絡計算機對數據處理時間進行縮短。具體來講，就是要在多臺計算機上進行多個引擎運行，然后在一個作業隊列中關聯，快速運算得到實景模型。實際在礦山測繪中，共完成11341張航片采集，將照片與pos數據一同導入，可以根據照片自帶位置信息和參數信息進行分組排列。由軟件自動進行空三加密，為航片添加3個以上地面像控點坐標，可以使得到的模型坐標系統與工程地理坐標系保持一致。經過運算，可以完成航片大量特征點自動提取，然后針對同名點進行匹配，能夠完成圖片空間位置和姿態角計算，對圖片間的關系進行確認。由于采集的數據來自多個架次，可能出現空三加密點片層偏移變形等問題，還要將解算出的航片位置和姿態信息記錄下來，新建任務塊進行航片加載，輸入分開運算得到的位置和姿態信息進行融合，最終反算得到地面地形加密點數據。得到不規則三角網TIN和無紋理信息的三維模型后，可以從航片中選取高像素紋理著色，輸出逼真的三維模型。

采用常規方法進行精度檢驗，將未加入像片的像控點坐標值當成是真實數據，然后利用模型獲得監測值，對二者差值進行計算，可以得到測量數據高程中誤差為0.01m，平面坐標中誤差為±0.08m，因此能夠滿足測量要求。

4 結論

綜上所述，無人機傾斜攝影測量具有較廣的數據采集范圍，并且測量精度較高，在礦山規劃、勘測等多項測繪工作中都能發揮作用。在實際應用該技術進行礦山測繪時，還應結合礦區實際情況完成合理飛行方案的制定，做好像控點的布設，完成數據全面采集，保證數據處理效果，繼而使測量工作開展能夠滿足礦山測繪需求。