淺談無人機在礦山測繪中的應用

沈正樺

（湖南省地質礦產勘查開發局四一三隊，湖南 常德415000）

1 引言

在礦山開采過程中，各項工作都會用到地形圖。傳統的地形圖測繪方式大多采用全站儀極坐標法碎部點數據采集、基站RTK或網絡RTK碎部點數據采集，需要測繪人員進行實地測量，工作量大，耗時長。露天礦山的地形復雜，地表采掘，不易行走，測量難度大，礦區有的地方人無法到達。無人機攝影測量飛行高度低，成像分辨率高，起降方便，機動靈活，根據測量任務可搭載不同設備，可一次性完成對露天礦山的地形、采掘區、礦區建筑物、構筑物等測量，不僅提高了工作效率，同時也避免了安全隱患。

2 無人機攝影測量概述

隨著現代社會科學技術的快速發展，數字航空攝影測量技術在測繪地理信息行業中得到廣泛運用。無人機攝影測量技術得到蓬勃發展[1]。現在的無人機航測系統具有較高的影像分辨率，起降方便，根據測量任務可搭載不同設備，操控簡單，作業效率高，有助于提高礦產資源調查、地表水及淺層地下水資源探查、地質災害預警、自然災害和生態環境評估、城市調查、工程選址土地資源監測、礦產資源評估、國土規劃、植被破壞污染范圍、水體污染、荒漠化、土地復墾及礦山環境綜合治理與防治等的工作效率。無人機攝影測量影像成果能提高水土流失情況、地面塌陷情況、裂縫長度、滑坡位置等判斷的準確性。無人機航拍數據繪制成地形圖后，設計人員可清楚直觀地查看到實時狀況，還可以進行坡度和土石方量的計算。無人機攝影測量，具有低成本、方便快捷、靈活機動、高效率、高分辨率等特點，將成為地形圖測繪的新方式[2]。

3 無人機在礦山測繪中的實際運用

3.1 技術設計

技術設計階段需要了解測區的地理位置情況，收集礦區基礎資料，如基礎地形圖、衛星影像資料、控制成果等。對無人機相機設備進行檢校，確保設備主要技術參數符合規范規定的要求，擬定飛行航線，設計航向重疊度，設計旁向重疊度，設計地面分辨率，滿足測圖精度，提高飛行效率；進行現場踏勘選擇合適的起飛和降落的場地。

3.2 像控點布設

像控點的布設應符合規范規定的要求，像控點的目標影像應清晰，易于判刺和立體測量，同時應是高程起伏較小相對固定且易于準確定位和量測的地方。在測區范圍內均勻布設地面像控點，利用衛星定位連續運行基準站網絡RTK模式，儀器信號取得固定解后，使用三腳對中桿對像控點多次測量，取平均值作為最終的成果[3]。

3.3 飛行作業

到達礦山起飛地點后，無人機起飛前檢查GPS信號情況，指南針是否已經校準，確認螺旋槳是否旋緊，電池、遙控器電量是否充足；機身電機座和起落架有無開裂跡象，電機內部有無明顯雜物，螺旋槳表面有無明顯損壞，云臺是否居中，云臺系統是否正常工作。無人機起飛后讓無人機在半空中懸停一會，再進行上升、下降、前后左右平移、左右自轉等動作，觀察無人機的飛行姿態是否穩定；確保遙控天線的切面與無人機保持平行，且天線和無人機之間沒有任何遮擋。航線飛行完成后，現場對照片數據進行全面檢查，檢查完成后如存在漏拍則需重新補拍飛行，若無問題，則此次航拍完成。

3.4 數據處理

數據處理包括以下步驟：

1）打開ContextCapture新建工程，設置工程路徑。

2）導入照片，導入本機照片，設置采樣率，檢查航片完整性，每個照片組都會有一個相機的參數，可以在右鍵菜單中導入或導出相機的檢校參數。

3）空中三角測量：（1）設置名稱，最好根據飛行架次或項目時間信息進行設置；（2）參與空中三角解算的照片，默認使用全部的照片；（3）照片的定位信息或地理參考信息的設置；（4）空中三角參數的設置；（5）空三等信息的檢查；（6）空三刺點（在航片上刺地面像控點）。

4）模型重建，在空三結果中開啟一個重建，建模開始之前，必須進行建模參數設置，設置坐標系確定生成的產品類型，確定生成的產品格式，選擇產品格式，確定產品的坐標系及平移量，提交產品。

5）開啟引擎，檢查工程中配置的發布任務路徑，需要和工程中發布的任務路徑一樣。打開引擎，最后獲得OSGB數據和正射影像圖，導入《EPS三維測圖系統》成圖。

4 精度檢核

依據無人機航拍數據，經處理后可生成DEM、DOM、DLG、DSM的4D產品。為了保證成果精度，對無人機航拍測繪的地形圖成果精度進行外業檢測，采用網絡RTK和全站儀配小棱鏡獲取外業檢查點的坐標數據，在整個礦區范圍內采集平面坐標及高程數據，利用中誤差計算公式計算出各個檢查點的中誤差，依據計算結果精度滿足規范規定的要求，可以作為測繪成果資料的使用。

5 無人機測繪前景分析

無人機測繪技術屬于高科技新興技術，在測繪航拍、城鎮規劃、市政工程、農林科技、勘探采礦、建筑工程、公路鐵路、電力巡查、環保監測、工程勘察、應急救災等領域將會被廣泛應用。

6 結語

無人機攝影測量是地理信息數據采集的一種飛躍，是提升測繪地理信息服務保障能力，是促進測繪地理信息升級的需要，是推進智慧城市建設和應急保障能力建設的重要保障。無人機航拍測繪地形圖的生產應用，作業效率比傳統測量模式有大幅度提高，加快了測繪產品內、外業數據生產的一體化流程，滿足礦山開采測繪任務的需求，為露天礦山地形圖測繪提供了新的技術手段和方向。