基于無人機高精度傾斜攝影測量的礦山地形圖測繪方法

柯生學

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

礦山開采過程中的安全問題和環境問題是國內礦山普遍存在的問題，越來越嚴重的礦山安全問題已經危及到了人們的日常生活和生命，也引起了廣泛關注。礦山活動對環境的污染與破壞日益嚴重，已成為我國生態環境污染與地形破壞的主要來源，并對我國經濟和社會發展產生了重大影響[1]。隨著工業化的發展，中國對礦產資源的需求不斷增長。與此同時，中國的礦產資源也相對匱乏。構建和諧社會，關鍵在于合理利用礦產資源，防治環境污染，實現礦產資源的可持續發展。

基于以上背景，本文將無人機高精度傾斜攝影測量應用到了礦山地形圖測繪中，從而提高礦山地形圖測繪精度。

1 礦山地形圖測繪方法設計

1.1 提取礦山地形圖測繪信息

無人機高精度傾斜攝影的對象眾多[3]。利用無人機高精度傾斜攝影測量技術，對采集到的礦山地形基本數據進行現場驗證和圖像特征解譯，分析了礦區無人機高精度傾斜攝影的特點，建立了礦區標準翻譯標志庫。并確定了區分目標類型中無人機高精度傾斜攝影特征的比例。

無人機高精度傾斜攝影測量的具體賦值過程為：

Step1：整理礦山地形圖資料，并結合無人機高精度傾斜攝影測量資料，對同類礦山各類地形圖進行分析總結，建立礦山標識庫。

Step2：依據專家對礦山地形圖測繪意見，確定無人機高精度傾斜攝影分類中礦山地形圖特征的比例。

通過介紹、分析和總結了無人機高精度傾斜攝影技術在礦山開發活動中的特點，研究并分配了無人機高精度傾斜攝影技術在礦山地形圖分類中的比重，如圖1所示。

圖1 與礦山開發活動相關的攝影特征

在描述與礦山開發活動相關的無人機高精度傾斜攝影特征基礎上，匯總了幾類主要的無人機高精度傾斜攝影特征信息，對各個無人機高精度傾斜攝影特征在判別礦山地形圖類型中所占的比重進行了調查和賦值。

以上利用無人機高精度傾斜攝影測量技術采集了礦山地形圖基本數據，通過將無人機高精度傾斜攝影特征賦值到礦山地形圖測繪中，完成礦山地形圖測繪信息的提取；接下來通過分析無人機高精度傾斜攝影測量在礦山地形圖測繪中的適用性，來實現礦山地形圖的測繪。

1.2 分析無人機高精度傾斜攝影測量在礦山地形圖測繪中的適用性

無人機高精度傾斜攝影測量以其簡便的操作流程、靈活的應用價值以及裝配和攜帶方便等優點，被廣泛應用于地理環境的探測和地質災害的監測中，并取得了良好的應用效果。無人機高精度傾斜攝影測量技術因其自身的局限性在實際應用中也受到了一定限制。礦山地形圖表明，礦石資源主要分布在地層表面，主要以露天堆積和礦土共存為主，成礦特征分散且分布比較廣泛。礦山地形圖測繪過程中，整個礦山區域的面積較大，工作面也比較廣。該礦山地形圖采用傳統的大型飛行器進行航空拍攝時，會產生比較高的成本，無法實時反映出無人機高精度傾斜攝影測量技術所具有的先進性和優越性。所以，結合無人機高精度傾斜攝影測量技術，根據礦山地形圖測繪的需要，將無人機高精度傾斜攝影測量技術應用到礦山地形圖測繪中，具有十分重要的意義。

常規礦山地形圖測繪主要采用各種攝影測量技術對礦區地形圖的具體信息進行采集。由于時代的進步，相關研究部門對礦山地形圖測繪也提出了更高的要求，傳統的測量方法已經不能滿足礦山地形圖測繪的現實要求。現代化礦山地形圖測繪不僅包括礦區地物幾何關系的數據采集，還包括目標地物的圖像數據采集和處理、目標地物的基本狀況、環境監測等各類目標地物的信息采集。無人機高精度傾斜攝影測量技術的發展為現代礦山地形圖測繪提供了廣闊的前景。

數字化礦山建設是基于礦山的信息化管理。采用數字化的方式進行礦山建設的前提是獲得礦山地形圖基本的數據信息，包括數字化正射影像圖、地形圖和數字高程模型等。當前，礦山地形圖測繪大多采用傳統的測量方法，具有測繪數據的采集周期長、成本高的缺點，不能滿足礦山地形圖數據實時更新的要求，從而影響了數字礦山的建設和地形圖的測繪。但由于礦山大多建設在偏遠的山區，礦區內的地形條件比較復雜，傳統的測量方法很難滿足礦山地形圖測繪數據真實性的要求。無人機高精度傾斜攝影測量技術的發展，以其自身的優勢和特點，滿足了礦山地形圖測繪的具體要求。

當前，礦山環境治理和恢復是礦山地形圖管理的主要工作和任務，但是由于實際工作中缺乏有效的地形圖測繪手段，具有較大的管理難度。無人機高精度傾斜攝影測量平臺可以配備多種攝像機，獲取真色、多光譜等多種礦山地形圖的攝影數據。利用無人機高精度傾斜攝影資料，分析礦區環境的恢復現狀，為礦山管理部門的決策提供依據。

礦產資源是一種不可再生的稀有資源。對礦產資源進行合理的安排和資源規劃，是保障礦產資源合理利用的有效手段。但近幾年來，非法開采和亂挖礦山屢禁不止。僅僅依靠人力資源管理對礦產資源的管理作用并不是很理想。利用更加新穎和先進的技術對礦山地形進行實時、有效的監測是十分必要的。無人機高精度傾斜攝影測量技術的發展，實現了對礦產資源的實時監測。無人機高精度傾斜攝影測量技術能夠實時更新礦區無人機高精度傾斜攝影測量數據。采用無人機高精度傾斜攝影測量技術實時監測礦山地形圖的信息，對礦區采礦情況進行有效監控，遏制亂采亂挖，實現礦產資源更加高效合理地被利用。

礦山地形圖在比例尺上的大小一般都是小魚1:2000的，在礦山地形圖測繪過程中的地物要素比較少，也沒有更高的測繪精度要求。對于無人機高精度傾斜攝影測量技術在影像測量質量和姿態方面都具有一定的局限性，使用無人機高精度傾斜攝影測量技術進行礦山地形圖的測繪，能夠滿足礦山地形圖測繪的要求。

綜上所述，在無人機高精度傾斜攝影測量的基礎上，提取了礦山地形圖測繪信息，通過分析無人機高精度傾斜攝影測量在礦山地形圖測繪中的適用性，實現了礦山地形圖的測繪。

2 實驗分析

根據礦山的地形分布情況，分別采用傳統礦山地形圖測繪方法和基于無人機高精度傾斜攝影測量的礦山地形圖測繪方法，通過實驗測試的方式對礦山地形圖進行測繪，得到礦山地形圖測繪精度對比結果，如表1所示。

表1 礦山地形圖測繪精度對比結果

從表1的實驗結果可以看出，采用傳統礦山地形圖測繪方法進行礦山地形圖的測繪時，得到的礦山地形圖測繪精度比較低，經計算，礦山地形圖測繪精度的平均值為67.3504%；而采用基于無人機高精度傾斜攝影測量的礦山地形圖測繪方法進行礦山地形圖的測繪時，得到的礦山地形圖測繪精度比較高，經計算，礦山地形圖測繪精度的平均值為95.4179%，因此可以得到基于無人機高精度傾斜攝影測量的礦山地形圖測繪方法可以提高礦山地形圖的測繪精度。

3 結語

本文提出了基于無人機高精度傾斜攝影測量的礦山地形圖測繪方法，結果顯示該方法具有較高的礦山地形圖測繪精度。但是在今后的研究中，還要加強礦山地形圖的測繪性能研究，使其應用到更多領域中。