無人機航測技術在礦山測繪中的應用研究

肖 俊，曾瑞棟

（崇義縣自然資源局，江西 贛州 341300）

礦山測繪質量和效率影響著礦產資源的開發與利用效率，尤其是井下資源開發與利用，精準的礦山測繪是精準開發的基礎。隨著動態GPS定位技術、無人機技術的快速發展，使得無人機航測技術廣泛的應用于各個測繪領域，尤其是礦山測繪領域的應用，顯著的縮短了礦山測繪周期，提高了測繪效率和測量精度，對礦山建設有著積極的作用[1]。本文以無人機航測技術為研究對象，分析該技術在礦山測繪中的應用優勢和主要應用步驟，為推動該技術在礦山測繪領域發展提供幫助。

1 無人機航測技術的優勢

（1）影像數據高分辨率優勢。隨著我國北斗系統的廣泛應用，顯著的提高了實時動態GPS定位精度，如我國車載GPS導航定位系統等，加快了無人機航測技術的快速發展。無人機航測技術是定位技術、圖像融合、無人機等技術的集合體。現代化高精度定位系統和高效的圖像融合技術顯著的提高了航拍影像的分辨率，可達厘米級，為進一步數據處理帶來了更加精確的基礎資料。此外，與傳統的測繪手段及方法相比，無人機航測技術避免了大量外業測繪人員操作誤差以及人員無法到達的區域，適用于大面積、復雜地形地貌環境的測量任務。

（2）外業數據采集效率高。無人機航測技術在執行過程中外業數據采集是以航拍影像為主，即在較短的時間內可獲得大量的航拍影像，與傳統的測繪方法相比，無人機航測技術僅需3天～7天就可完成礦山范圍內的外業數據采集，明顯縮短了測量周期和外業采集數據工作量，即在單位時間了提高了外業數據采集效率。因此，高效的外業數據采集是實現工程任務緊、工程周期短的測量工程的基礎，因而具有廣闊的應用前景。

（3）數據處理快的優勢。無論是傳統的測繪技術還是現代化測繪技術，均需面臨數據處理的問題。與傳統的測繪技術相比，無人機航測技術具有較高的數據處理速度，主要體現在以下幾個方面：一是數據獲取方式是以航拍影像和POS數據等形式進行，避免了數據的手動錄入等缺陷[2]；二是獲得的遙感數據具有相對較統一的坐標系統，減少了坐標系統的轉換頻次；三是數據格式的同一性，僅需進行濾波、去噪等處理就可以進行空三加密等后期處理。

（4）經濟效益高的優勢。無人機航測技術具有高的社會經濟效益，主要體現在以下幾個方面：一是無人機航測技術以現代化定位技術、圖像融合和無人機技術為主，實現了快速測繪的目的，有效的降低傳統測繪周期長、工作量繁雜的缺陷，提高了社會經濟效益；二是縮短了測繪周期，實現了單位時間內高效測繪的目的，提高了無人機航測設備的利用率，使得儀器設備在相同的時間內獲得更大的經濟效益。

2 無人機航測技術在礦山測繪中的應用

在進行礦山測繪之前，需要收集礦山區域地形地貌等資料，進行外業踏勘，編寫航拍設計，其工作流程見圖1所示。

圖1 無人機航測技術操作流程示意圖

（1）航線及像控點設計。航線設計是提高無人機航測質量的基礎，要根據礦山測繪面積、地形地貌特征進行確定，若測繪面積較大，且地形地貌多變，則需對礦山范圍劃分子區塊，將地形地貌特征相近且相鄰的區域劃分為同一子區塊，再按照不同子區塊進行航線設計；設計過程中為了防止無人機飛行過程中出現“留白”，則需根據地形地貌設計旁向重疊度、航向重疊度等參數，并注明無人機的飛行方向、高度，航線的數量等信息。此外，無人機精確飛行受地面像控點影響較大，將像控點均勻、合理的布設在測繪范圍內，不僅能夠引導無人機按照設定航線飛行，還能夠有效降低“留白”問題。像控點的布設一般根據航向、旁向重疊度布設4條～5條基線[2]，在不同子區塊或者影像的結合部位相應增加像控點數量。

（2）空三加密處理。無人機航測能夠在較短的時間內獲得較大面積的航拍影像數據，但在地形地貌復雜、植被覆蓋較厚的區域常遇到“留白”問題，在航拍死角區域出現“空白”問題。因此，使用無人機航測在進行礦山測繪過程中往往出現局部較小區域測量精度達不到礦山測繪要求的現象，此時可通過空中三角加密測量就可消除或減少上述問題對測繪精度的影響[3]。空三加密處理是立足于影像方位元素展開的數學計算和預測，結合現代化數據處理軟件將各類干擾因素（植被、建筑物、噪聲點）剔除，可有效的彌補因“留白”或者“空白”問題而影響測繪精度的問題。

（3）數據內業處理及成果圖件輸出。無人機航測技術縮短了外業數據采集周期，提高了外業數據采集效率，但是將難點轉移到內業數據的處理上。無人機航拍獲得的高分辨影像數據中包含了各類信息，如地形信息、植被信息、建筑物信息以及其他各類噪聲信息，對數據的處理均造成了困難。因此，如何探索提高數據數理質量是當前無人機航測技術面臨的挑戰。通常情況下，常用的內業數據處理包括外業采集大量影像的拼接、同名像點的轉點、粗差剔除、像控點聯測、區域網約束平差、校正、空三加密處理等流程，能夠在很大程度上將其他干擾因素剔除[1]。在完成數據的初步處理后，將數據導入至相應的繪圖軟件，開展內定向、相機畸變、去測平均高程等處理，在完成上述操作后進行礦山地形數據的采編流程[3]。在完成后可輸出相應的成果圖件，對成果圖件進行仔細核查，查看地形圖是否存在錯誤，若存在，需要外業補測的需進行外業補測工作，直至輸出的地形圖無誤后可提交成果資料。

3 結語

由上可知，無人機航測技術在礦山測繪中具有明顯的優勢，對促進礦山建設有著積極的促進作用，具有測繪周期短、效率高、分辨率高、成圖快的優勢。但是，無人機航測技術將外業采集數據的難點轉移至內業數據處理上，雖然現階段已有許多數據數據流程及方法，但均存在地形弱化、干擾信息強化的問題，因此，在今后的研究工作中，應加強無人機航測數據處理方面的研究工作，使得無人機航測質量更加可靠、準確。