無人機航測技術在礦山地形圖測繪中的應用

謝梅秀，陶丹丹

（江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌 330000）

將無人機航測技術應用于礦山地形圖測繪中，不僅提高了測繪精度，還縮短了測繪周期，降低了測繪成本，更是避免了測繪區域地形陡峭外業測繪人員無法到達的缺陷[1]。基于此，本文以無人機航測技術為研究對象，以某金屬礦山的地形圖測量工作為基礎，分析該技術在礦山測繪中的應用效果。

1 無人機航測技術的基本原理

隨著無人機技術的發展以及定位技術、圖像處理技術的綜合運用，實現了高分辨航空影像數據生產地形圖的目的，即無人機航測技術主要以無人機為平臺，搭載實時動態定位技術、航空攝影相機以及輔助系統，在高空作業過程中獲得測繪區域航空影像數據的過程，再以高分辨率的真彩色數字影像為基礎，通過數據處理軟件平臺，經過校正、鑲嵌、空三加密等處理過程生產DOM、DEM數據以及地形圖數據等[2]。無人機航空測量技術在礦山地形圖測繪中的應用流程見圖1。

圖1 無人機航測技術工作流程示意圖

2 無人機航測技術的使用優勢

無人機航測技術在現代化測繪領域具有優越的應用優勢，主要表現在以下幾個方面。

①顯著的提高了測繪效率；②具有較強的機動靈活性，無人機屬于小型設備，便于運輸攜帶，在測量過程中受環境影響較小，加之方便操作、靈活，降低了氣候等的影響[3]；③具有較高的測量精度；④降低了勞動強度，無人機航測技術僅需要少量的外業工作就可完成大面積的測繪任務，顯著的降低了勞動強度；⑤無人機航測技術具有安全性能高的優勢，在飛行過程中無人機無需真人駕駛，只需遠程遙控即可實現飛行任務。

3 無人機航測技術在礦山地形圖中的應用

3.1 工程概況

本文選用的礦山位于我國西部地區，區內地形地貌變化較大，測繪面積為5.3km2，比例尺為1:2000。測繪區域相對高差可達820m，總體地貌呈現出東高西低的趨勢，溝谷彌補，但植被不發育，為傳統測量帶來了困難。基于此，采用無人機航空測量技術對該區域進行大比例地形圖測繪工作。

3.2 主要操作流程

測量準備工作：在制定飛行任務之前需要結合測繪區域攝影面積、地形地貌特征以及氣候狀況等，選擇易于無人機飛行的時間段進行航空攝影。本次使用P700E型無人機，根據地形地貌變化特征，將測繪區域分割成兩個子區塊，飛行高度設計為650m，旁向重疊度為70%，航向重疊度為70%。

像控點布設：無人機航測過程中需要地面控制點的引導，才能獲得更加精準的航空影像數據，因此，在執行飛行任務之前需要進行像控點的布設。像控點的布設要根據地形變化確定其密度，本文采用的密度為每平方公里布設像控點3個，主要位于地形地貌無爭議、周邊地形變化較小的區域內，像控點的布設盡可能的平均分布在測繪區域范圍內，尤其是在礦體分布區域及周圍，盡可能的加密像控點[1]。此外，像控點的布設以交通條件好和便于保存為基本原則，便于后期二次利用。

空中三角加密測量：空中三角加密測量是彌補因遮擋、地形變化大等造成影像出現“留白”問題的有效手段，是通過外方位元素經過預測計算處理實現的。

無人機航測過程中受地形條件、高大建筑物、植被等遮擋嚴重，造成部分區域無法獲得真是的地表地物信息，此時需要進行空中三角加密處理，獲得預測地面地物信息，進而提高測量精度。

數據采集：在獲得航空影像數據的基礎上，經過影像數據預處理后對其進行空中三角加密處理，完成后經過校對、平差、鑲嵌等處理，使用MapMatrix全數字攝影測量系統采集地形數據，自動化生產出1:2000地形線，對生成的產品及時檢查，若存在問題，需及時檢查數據并糾正，直至地形圖確保無誤為止[2]。

通過手動采集其他信息，如民房、水系等，并標注高程注記點等內容。

測量精度分析：本文對礦山1.2km2范圍內的地形圖進行了精度分析，隨機的選出4個監測點，其中山頂、田坎、房角和道路各一處，通過對比發現，平面最大誤差為0.78cm，中誤差為0.7cm，最小為0.38cm，中誤差為0.3cm；高程最大誤差為0.81cm，中誤差為0.7cm，最小誤差為0.51cm，中誤差為0.3cm。

上述精度均滿足相應比例尺地形圖要求，說明該技術在復雜地形條件下的大比例尺地形圖測繪中具有良好的應用效果。

表1 研究區地形圖測量精度檢測結果

4 結語

綜上所述，無人機航測技術具有測量精度高、成本低的優勢，具有廣闊的應用前景。實踐表明，本次在1:2000大比例尺地形圖測量中獲得平面最大誤差為0.78cm，中誤差為0.7cm，最小為0.38cm，中誤差為0.3cm；高程最大誤差為0.81cm，中誤差為0.7cm，最小誤差為0.51cm，中誤差為0.3cm。上述精度均滿足相應比例尺地形圖要求，說明該技術在復雜地形條件下的大比例尺地形圖測繪中具有良好的應用效果。