無人機航測技術在礦山測繪中的應用研究

張文斌，徐佳煒，黃 霞

（江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌 330001）

自北斗系統投入使用以來，我國的動態定位技術得到了快速發展，促進了現代化航空測量技術的發展。無人機航空測量技術是GPS動態定位技術、無人機技術、圖像融合技術的集成體，具有精度高、測繪效率高的優勢，尤其是礦山測繪中，因獨特的優勢而具有廣闊的應用前景[1]。本文根據某礦山測繪工作，在總結無人機航空測量技術優勢的基礎上，簡要的講述了該技術在礦山測繪中的應用流程。

1 簡述無人機航測技術的優勢

1.1 航拍影像分辨率高的優勢

自動態定位技術突破以來，無人機航拍影像的數據分辨率得到了快速的提高，有效的改善了無人機航測技術的測量精度，其精度可達厘米級，在大比例尺地形圖測繪、工程測量等領域得到了快速的應用。

1.2 影像數據獲取效率高

傳統的測繪技術以全站儀、經緯儀等為主，主要以測繪人員外業采集測量點為主，不僅耗時耗力巨大，其精度也較低，即獲取測繪信息的效率極為低下。無人機航測技術是以航拍影像資料為基礎進行的，即從航拍影像中獲得測繪區域的地形地貌等信息，不需要測繪人員開展繁雜的外業采點工作，提高了單位時間內數據采集的效率，有效的降低了測繪成本。

1.3 寬泛的使用條件

無人機航測技術是以航拍遙感影像為基礎的，對測繪區域的使用條件更為寬泛。傳統的測繪技術在密林高山地區不占優勢，主要表現在兩個方面：一是高山密林地區視野遮擋嚴重，阻礙了水準儀、經緯儀、全站儀測點工作，降低了測繪精度和工作效率；二是高山地區地形地貌復雜，測繪人員無法到達預定的測量位置，出現測繪空白區域，導致測繪精度降低。無人機航測技術能夠在低空獲得較高分辨率的航拍影像，通過數據處理可獲得精度較高的數據信息。因此，無人機航測技術能夠適用于更加寬泛的測繪環境，如地形測量、工程測量等。

1.4 高的社會經濟效益

與傳統的測繪技術相比，無人機航測技術的測量成本低于傳統技術，主要表現在外業數據采集工作效率明顯提高，降低了外業耗時耗力大的弱勢。無人機航測技術僅需要少量的外業補測、調繪就可完成測繪區域的測量任務，且最終的測量精度完全滿足相應比例尺的基本要求，因此具有廣闊的應用前景。無人機航測技術以航拍影像數據為基礎，在較短的時間內可獲得較大面積的影像數據，縮短了測繪周期。

2 無人機航測技術在礦山測繪中的應用

該技術的應用流程主要包括測繪區域的資料收集、踏勘、編寫飛行計劃、無人機航空測量和影像質量檢查、影像拼接、像控點布設、數據處理等幾個方面，其應用流程見圖1。

2.1 航線設計和地面控制測量

在執行飛行任務之前，需要對測繪區域進行踏勘，了解測繪面積、地形等，并根據踏勘結果將測繪區域劃分成若干子區，設計航線圖。將設計飛行高度、航向、航線、旁向和航向重疊度等內容標注在航線圖中[2]。地面控制測量是無人機航測技術的關鍵技術之一，是控制無人機飛行狀況，決定航拍影像質量的關鍵環節之一，為了確保無人機在飛行過程中對測繪區域全面覆蓋，需要對測繪區域進行控制點的布設工作。

地面控制點布設一般按照區域網四角布設平面控制點，在布設過程中需結合航線間距、旁向和航向重疊度進行。在不同飛行區塊的結合部位需要布設地面控制點，可以有效的提高影像拼接質量。

圖1 無人機航測技術工作流程示意圖

2.2 空三加密測量

無人機航測過程中勢必存在拍攝空白區域，如遮擋嚴重的區域可形成死角等，使得測繪區域局部的測量精度達不到航測的基本要求。基于此種情況，可以通過空三加密處理消除上述問題。空三加密是以航拍影像外的方位元素進行準確預算，結合計算機處理技術將測繪區域的干擾因素剔除，進而獲得貼近真實情況的數據信息。因此，空三加密測量不僅能夠有效的消除上述測量空白區的弊端，還能夠提高測量精度，使得地形地貌條件差的測繪區域獲得更高的精度。

2.3 內業數據處理

在完成外業航拍影像數據的基礎上，需要對航拍影像進行內業數據處理。將空三加密處理后的數據信息開展平面坐標的計算工作，并將不同影像在數據處理平臺中拼接，開展同名像點的轉點以及處理流程，可以有效的消除因航空拍攝相機產生的影像畸變，提高測繪精度[3]。將初步處理的數據導入至數據處理軟件MapMatrix4.2中，進行內定向、去測平均高程等流程，開展礦山數據信息的采編流程。在完成上述操作之后，自動生成地質圖等成果圖件，對成果圖件逐漸檢查，檢查質量是否滿足生成需求、精度是否達到相應比例尺要求，若存在不合理，及時進行外業調繪工作直至將礦山地形圖中的錯誤改正后，生成最終的成果圖件。

3 結語

總體上，現代化無人機航測技術具有寬泛的使用條件和廣闊的應用前景，該技術在礦山測繪中具有明顯的優勢，有效的降低的測繪成本，提高了測繪效率和測繪精度。本文以某礦山的地形圖測繪過程為例，通過測量精度對比認為無人機航測技術能夠滿足大比例尺礦山測繪精度需求，且該技術具有低的成本、高的精度，更能夠適用于測繪條件復雜的區域。