無人機傾斜攝影技術在礦山測繪中的應用

吳少燕，鄒思萌

（江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌 330000）

無人機航測技術包含垂直攝影技術和傾斜攝影技術兩個方面，后者有效的改善了垂直攝影無法獲得更多方位信息的弊端，逐步實現了多角度獲取測繪區域信息的目的，顯著的提高了測繪精度[1]。與傳統的測繪技術相比，無人機傾斜攝影技術具有精度高、周期短的優勢，因此逐漸應用于各行業中。鑒于此，本文以無人機傾斜攝影技術為例，簡要的講述其在礦山測繪中的應用。

1 無人機傾斜攝影技術基本原理

圖1 傾斜攝影測量在礦山測繪中的應用流程圖

與無人機垂直航空攝影測量技術相比，無人機傾斜攝影技術實現了多角度拍攝測繪區域的目的，能夠更加全面的獲取測繪區域航拍影像數據資料，逐步實現了地面三維信息的獲取，促進了礦山測繪由二維向三維的轉變。由于無人機傾斜攝影測量技術獲取了測繪區域側面的信息，有效降低了測繪盲區出現概率，提高了測量精度[2]。無人機傾斜攝影測量以無人機為平臺，搭載了多臺無棱鏡實現多方位拍攝工作，這是由于無棱鏡可以根據測繪區域地形地貌特征等調整曝光周期等。無人機清晰攝影技術在礦山測繪中的應用較為廣泛，逐漸形成了一套完整的技術流程，詳見圖1。

2 無人機傾斜攝影技術優勢分析

與無人機垂直攝影技術以及其他測繪技術相比，無人機傾斜攝影技術具有明顯的優勢，主要體現在：①無人機傾斜攝影技術實現了多角度、多方位實時動態拍攝的目的，促進了礦山測繪由二維向三維轉變，為實現智能化礦山奠定了基礎；②具有分辨率高的優勢，無人機傾斜攝影技術采用了多個無棱鏡頭，實現了多角度、多方位拍攝的目的，有效的彌補了垂直攝影僅能獲取垂直影像的弊端，提高了影像資料的分辨率和精度；③降低了測繪盲區的出現概率，垂直攝影技術受地形地貌以及垂直攝影影像，在測繪過程中往往出現較多測繪盲區，而無人機傾斜攝影技術有效的改善了上述弊端；④具有經濟優勢，無人機傾斜攝影技術能夠在較短的時間內獲取較大面積的影像資料，減少了的大量測繪人員外業工作量，縮短了測繪周期，降低了測繪成本，具有較高的經濟意義。

3 無人機傾斜攝影技術在礦山測繪中的應用

設備儀器及數據采集:本文所使用的無人機型號為HO1300無人機，攝像機采用南方測繪生產的數字航空攝影相機，搭載其他輔助系統。根據測繪區域地形地貌變化特征，將本次測繪區域劃分為兩個飛行子區，拍攝時間為7月至8月，設計飛行高度，子區1為350m，子區2為300m，旁向重疊度均為60%，航向重疊度均為70%。本次攝影采用傾斜攝影方式，即無人機飛機搭載了垂直方向以及其他4個傾斜角度的攝像機。為了提高了攝影數據精度能夠滿足礦山測繪要求，本次設置地面像控點密度為3個每平方公里。在完成飛行計劃編制后，根據設計要求進行測繪區域的原始數據采集，數據采集過程中應及時檢查影像數據質量是否達標，對于不滿足需求的影像數據應及時重拍，直至精度要求滿足礦山測繪精度要求為止。原始數據一般包括測繪區域的影像數據、POS數據以及地面相控數據等。

空中三角加密測量:在獲取礦山測繪區域影像資料后，需要進行影像數據的預處理，包括影像資料的畸變糾正、旋轉、增光勻光等處理。完成上述操作之后開展空中三角加密測量，這是由于無人機傾斜攝影測量技術雖然有效的改善了無人機垂直攝影技術僅能夠獲取垂直方向影像資料的缺陷，實現了多角度、多方位拍攝測繪區域影像數據的目的[1，2]，獲取的影像數據信息更加全面，降低了測繪區域測繪盲區出現概率，但是無人機傾斜攝影技術不可避免的受高大樹木、建筑物等影響而出現攝影盲區，此時需要進行空中三角加密測量，才能夠通過航拍過程中自動存儲的POS數據進行解算，生產出精度更高的礦區成果資料。

點云數據獲取:由于傾斜攝影測量獲取的影像數據包含了垂直方向和傾斜方向的影像數據，因此，單一的影像數據模式不能滿足數據解算的基本需求，還需要進行多視角、多方位上的計算問題，此時需要進行多視角聯合空中三角加密測量。在完成多視角聯合空中三角加密測量的基礎上，經過連接點提取、自由網平差、糾正、區域網平差等處理，進一步生產出密集點云數據。在密集點云數據獲取過程中需要經過點云數據的提取、合并、優化等處理，并經過航拍過程中自動存儲的POS數據的外方位元素，采用特制匹配的方式獲取高密度點云數據，進而輸出高密度DSM數據等，為建設三維礦山地形提供基礎資料。

礦山地形圖生成:無人機傾斜攝影測量在礦山測繪中的應用主要體現在礦山大比例尺地形圖的測量方面，礦山測繪任務類型較多，但無人機傾斜攝影技術的應用較為局限，主要為礦山大比例尺地形圖的測量工作。在密集點云數據獲取之后，根據礦山測繪之前分割的子區塊進行地形信息的提取處理。由于無人機傾斜攝影技術擁有較高的自動化程度，因此在地形信息獲取過程中可依靠計算機軟件平臺自動處理，顯著的提高了地形信息獲取效率。在實現地形信息數據自動生成后，根據礦山需求比例尺要求手動采集其他信息。對生成的地形圖及時核查，對于有錯誤的區域及時進行外業補測及修測工作，直至地形信息無誤為止。

4 結束語

綜上所述，無人機傾斜攝影測量技術在礦山大比例尺地形圖測繪中具有明顯的優勢，顯著的減少了測繪人員外業工作量，提高了測繪效率，降低了測繪成本。將無人機傾斜攝影測量技術應用于礦山測繪，明顯的提高了測量精度，為礦山建設奠定了基礎。此外，傾斜攝影技術獲取的影像數據含有三維信息，為建設三維礦山以及智能化礦山奠定了基礎。