礦山測(cè)繪中無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用

管文晉

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450000）

建設(shè)礦山及開采、使用資源都不能與礦山測(cè)繪這一工作分離開來，礦山測(cè)繪能夠使開采資源更具效率，保障企業(yè)能夠獲得良好的效益，在建設(shè)礦山的過程中礦山測(cè)繪能起到非常重要的作用。一般情況下，原有的礦山測(cè)繪技術(shù)將會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)的測(cè)繪時(shí)間，對(duì)于現(xiàn)階段成圖速度方面的要求無法滿足，從而造成測(cè)繪效率低下，對(duì)開采效率有著嚴(yán)重的影響。現(xiàn)階段人工智能技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)以及衛(wèi)星定位技術(shù)有了一定的發(fā)展，在繪制礦山大比例尺地形圖時(shí)開始應(yīng)用了傾斜攝影技術(shù)。

1 在礦山測(cè)繪中無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的作用

1.1 直觀展示信息

相較于原有的直拍，無人機(jī)的傾斜攝影技術(shù)可以拍攝出應(yīng)測(cè)量礦山實(shí)際地質(zhì)情況，并通過圖像或者是數(shù)據(jù)信息形式來表現(xiàn)，也能夠利用這一傾斜攝影技術(shù)，對(duì)礦山三維模型進(jìn)行建立，這對(duì)于確定后期開采礦山技術(shù)和重點(diǎn)問題有很大的幫助。

1.2 數(shù)據(jù)多樣化

原有的直拍技術(shù)只能對(duì)礦山二維數(shù)據(jù)進(jìn)行提供，在使用傾斜攝影技術(shù)之后，可以獲得更多種類的數(shù)據(jù)信息，二維數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也會(huì)提升，還可以使獲得的圖像通過軟件進(jìn)行三維建模。有關(guān)人員通過三維模型可以仔細(xì)分析礦山的情況，并合理制定開采方案。

1.3 為管理礦山提供依據(jù)

傾斜攝影技術(shù)可以為礦山開采人員和管理人員提供很多高清圖像以及信息數(shù)據(jù)，通過運(yùn)用這些數(shù)據(jù)，管理人員可準(zhǔn)確地掌握礦山地形特點(diǎn)和地勢(shì)，進(jìn)而在研究開采礦山程度以及范圍采范圍方面有更多可依據(jù)的資料，這有利于保護(hù)礦山生態(tài)環(huán)境和開墾礦山土地。

1.4 提升開采效率

使用無人機(jī)傾斜攝影可以顯著提高采礦效率。整體而言，在無人機(jī)攝影技術(shù)的幫助下，員工可以有效避免采礦過程中的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省測(cè)量投資成本。

2 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 傾斜圖像的采集和處理

在開始任務(wù)之前設(shè)置無人機(jī)導(dǎo)航的方向，飛行時(shí)間以及飛行路徑應(yīng)該基于對(duì)研究區(qū)域基本條件的了解以及基于無人機(jī)性能參數(shù)的科學(xué)依據(jù)，只有這樣才能更有效地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)傾斜攝影工作。在進(jìn)行航拍的過程中，可以從多個(gè)角度更全面地捕捉圖像，并在控制點(diǎn)的坐標(biāo)處智能捕捉圖像，并設(shè)置碼點(diǎn)以獲得相應(yīng)的傾斜圖像數(shù)據(jù)。在預(yù)處理數(shù)據(jù)前，請(qǐng)確保在研究區(qū)域中收集數(shù)據(jù)工作良好完成，并將選定的傾斜圖像投影回創(chuàng)建的虛擬圖像，主要目標(biāo)是盡量減少土壤突起的幻影效應(yīng)。

2.2 控制測(cè)量相片

通過控制照片測(cè)量方法可以提高礦山測(cè)繪精度，例如嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)的規(guī)格對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，在文章例子中，航行有65%的選定行程和60%的重疊程度，控制點(diǎn)設(shè)置時(shí)應(yīng)注意以下問題：（1）根據(jù)實(shí)際需要將地圖的地形區(qū)域劃分為幾個(gè)分區(qū)，除此之外，控制點(diǎn)排列在外輪廓線上，航線一般大于基線，旁邊的部分大于約100米；（2）應(yīng)達(dá)到航線兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)處的半徑路徑長(zhǎng)度偏移點(diǎn)小于基線的一半；（3）在詳細(xì)研究對(duì)應(yīng)于該位置上的所選區(qū)域的控制點(diǎn)的映射地形地貌，以確保沒有原則爭(zhēng)議區(qū)域或是容易識(shí)別區(qū)域；（4）如果在山體中選擇的控制點(diǎn)，應(yīng)選擇一些平坦或山地地形變化較小的地方，這可以大大提高測(cè)量精度；如果在一個(gè)小區(qū)域內(nèi)控制點(diǎn)有著較小的范圍變化，可以顯著提高傾斜攝影測(cè)量的精度；（5）布局控制點(diǎn)通常不在有植被或高層建筑的區(qū)域中選擇，其中控制點(diǎn)容易出現(xiàn)視線障礙，繪制的準(zhǔn)確性會(huì)降低；（6）不要將攝像機(jī)控制點(diǎn)放在大面積的水中；（7）布局控制點(diǎn)應(yīng)選擇交通方便的區(qū)域，以便更好地保存數(shù)據(jù)。

2.3 構(gòu)建三維采集數(shù)據(jù)模型

三維數(shù)據(jù)模型的建立取決于通過從各種角度傾斜圖像而執(zhí)行的一系列操作，包括幾何校正、聯(lián)合平差以及多視圖匹配等，最后再可視化處理三維斜率模型。在建立三維數(shù)據(jù)模型之后，可以通過軟件處理容易獲得測(cè)繪區(qū)域的地形特征相關(guān)的數(shù)據(jù)。收集數(shù)據(jù)信息的工作分為三個(gè)方面，如下：（1）收集特征要素的工作，主要是手動(dòng)完成相關(guān)的測(cè)繪任務(wù)，如控制點(diǎn)以及建筑物等，需要人工進(jìn)行拍攝，通過這樣的做法可以提高測(cè)量精度。（2）自動(dòng)從地貌元素中提取三維信息，主要內(nèi)容包括高級(jí)注釋點(diǎn)以及測(cè)繪區(qū)域等數(shù)據(jù)采集工作，這可以完全由平臺(tái)處理軟件完成，但如果投入使用，則需要檢查員執(zhí)行后續(xù)的修整和手動(dòng)調(diào)整。（3）處理各種要素遮擋問題。為了將最終測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提升，有必要在攝影數(shù)據(jù)信息的遮擋區(qū)域中進(jìn)行附加測(cè)量。

2.4 空中三角測(cè)量加密技術(shù)

測(cè)繪過程中難以避免受到外部環(huán)境的影響，例如植被因素，這些外部因素會(huì)造成無人機(jī)在傾斜拍攝過程中無法滿足地面控制點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量要求，或者出現(xiàn)測(cè)繪區(qū)域有盲點(diǎn)存在，這將無法達(dá)到預(yù)想的測(cè)繪結(jié)果。此時(shí)，突出顯示了三角加密處理的校正特點(diǎn)，三角加密處理以及校正對(duì)與測(cè)繪精度不符合標(biāo)準(zhǔn)的問題能夠做出有效彌補(bǔ)。三角加密處理過程的特點(diǎn)是通過一些軟件的配合，精確估計(jì)圖像外的定向元素，消除干擾因素，不僅能夠提高測(cè)量精度，還可以有效地改善地形測(cè)繪不穩(wěn)定地區(qū)的測(cè)繪條件。在三角加密處理工作完成的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)礦山制圖中的輸出要求生成DOM，DEM，DSM等模型。

2.5 外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測(cè)

上述中提到這個(gè)方面的內(nèi)容，利用無人機(jī)進(jìn)行傾斜攝影進(jìn)行測(cè)繪時(shí)不可避免的會(huì)遇到盲區(qū)，這些盲點(diǎn)是通常存在于建筑阻塞區(qū)域和生產(chǎn)茂密的植被區(qū)域。針對(duì)這一情況，在后期處理圖像中要標(biāo)明建筑物和植被區(qū)域，以利于及時(shí)和補(bǔ)充外業(yè)以及補(bǔ)充測(cè)繪。

3 結(jié)語

總體而言，無人機(jī)傾斜攝影在現(xiàn)代礦山建設(shè)中的重要地位是顯而易見的，其在測(cè)繪領(lǐng)域的發(fā)展具有非常廣泛的范圍，并得到了業(yè)界的認(rèn)可。使用無人機(jī)傾斜攝影中測(cè)繪礦山的地形圖，能夠獲得良好的效果，與地形圖平面的誤差將會(huì)被縮小，也能夠良好的控制高程標(biāo)注點(diǎn)的誤差，礦上開采也會(huì)因此提升效率以及質(zhì)量，無人機(jī)的傾斜攝影技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用，可以完全滿足需求，能夠得到廣泛應(yīng)用。