無人機航測在桐城某礦山測繪中的運用

陳芳香

（安徽省地質礦產勘查局326地質隊，安徽 安慶 246003）

無人機航測常具有大面積觀測、復雜區域觀測、輸出數據成果多樣且快速高效、機動靈活、成本低等特點，成為遙感測繪領域的新興力量。而無人機低空攝影測量技術的興起，更是為礦山測繪、環境調查提供了極大地便利[1]。近年來，我隊結合自身特點，在礦山測繪、巡線檢查、地質調查中，大力實踐無人機技術，取得了良好的效果。本文著重介紹無人機在礦山地形圖測繪中的具體應用[2]。

1 外業流程

1.1 無人機航線規劃

圖1 規劃航線圖

礦區一般都處于比較偏遠的山區，地圖更新較慢，規劃航線時，可采取飛行器定點方式圈定飛行范圍，然后根據具體要求設置相關參數[3]。項目需求的地形圖比例尺為1:1000。經計算，本次礦山無人機航攝計劃飛行高度150米，計劃飛行時間25分鐘，計劃飛行面積7.89HA。設置航向重疊度80%，旁向重疊度75%，航線長度約4.081Km。

1.2 像控點布設與PPK基站架設

像片控制點測量是航測內加密和測圖的依據，是影響成圖精度的主要因素。野外像片控制點的布設按照《1:1000地形圖航空攝影測量外業規范》中區域要求進行布設。由于本次礦區范圍較小，故在礦區內均勻布設了6個像控點，像控點采用紅白油漆對三角形狀布設[4]。用RTK配置AHCORS系統和相關參數按相關控制要求采集各個像控點的CGCS2000國家大地坐標和1985國家高程基準。之后在位置相對較好的地方將中海達PPK基站架好，設置好文件名、采樣率等相關參數，點擊開始進行數據采集。

圖2 像控點布設

1.3 執行飛行計劃

根據礦區大致范圍，在地面站上規劃好對應的航線任務后，即可上傳飛行計劃，待無人機自動檢驗校準無誤之后，無人機將自動執行航線任務。飛行期間，飛手時刻關注地面站相關信息，了解相關飛行情況。待任務結束后，無人機自動返航并降落回到起點。

1.4 外業草圖繪制

為方便后期地形圖要素標注，現場概略繪制了草圖。草圖主要是村莊名、廠礦企業名、各類道路名、水系名、山名，管線類別并注記相關屬性。

2 內業流程

傾斜攝影是通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、傾斜等不同的角度采集影像，獲取地面物體更為完整的準確的信息。通過多視角空三解算等一系列處理，較好的解決了真實地物側面紋理的獲取問題。為用戶呈現了符合人眼是覺的真實世界。傾斜三維模型數據可真實的反應地物的外觀、位置、高度等屬性，增強三維數據帶來的高沉浸感，彌補了傳統方法的缺陷。

2.1 模型精度控制

在內業處理系統中創建一個空的區塊，在區塊中導入影像，然后在導入的影像中輸入相關的相機參數，并導入對應相片POS。在空三運行之前將控制點與影像進行人工關聯操作，為模型提供地理參考。絕對精度將取決于三維網格的相對精度和控制點的精度（或照片三維位置）。

2.2 完整的三維建模

軟件通過空三加密點計算出不規則的三角網TIN，并生成白模的三維模型，再通過三維模型形狀位置從航片里面選取最合適的進行紋理的貼合，最后輸出紋理逼真的實景傾斜三維模型。可以從不同的角度獲取地面物體完整準確的信息。

圖3 三維模型

2.3 正射影像

圖4 真正射影像

前期數據準備完畢后，提交空三任務。待空三加密計算通過，模型精度達到要求之后，根據具體需求生成所需要的數據交換格式，用于后期模型制作。如圖生成的礦區真正射影像圖。

2.4 矢量化處理

將前期軟件生成的DOM和真三維模型數據導入山維EPS軟件中，再進行矢量化處理；采集居民地與廠礦房屋及附屬、道路交通、水系、管線等要素及附屬設施，判別勾繪植被范圍并注記類別，判別勾繪坡坎并提取高程點、生成等高線。最后，根據外業草圖加注相關注記，并加以編輯整飾，繪制全要素地形圖。如下圖：

圖5 矢量化圖

2.5 野外核對與檢驗

將上述生產的地形圖，先通過專職質檢員內業檢查后進行紙質打印，到實地進行巡視核對，并采用RTK和全站儀采集數據，對相關明顯要素進行精度檢查。

經查，本次地形圖地理精度優，平面中誤差在±7cm，高程中誤差在±8cm，數學精度優。完全滿足1:1000地形圖的精度要求。

3 總結

無人機測繪具有快速高效、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、靈活等特點。

本次桐城某礦山地形測繪，通過結合中海達PPK技術，完全可以滿足礦山測繪的精度要求，對比傳統地形測繪，無人機測繪有輸出種類多、影像成果觀測直觀、效率高等優點，避免了RTK設備在山區信號不好、效率低等缺點。除此之外，無人機實時傳輸影像還可以在礦區地質調查、巡線檢查、河道監測等方面發揮很大的作用。相信在不久的將來，無人機將服務于更多的領域。