無人機航測技術在礦山大比例尺地形圖測量中的應用

范寶爍

摘要：礦產資源的開發與利用離不開礦山大比例尺地形圖的測量工作，礦山地形圖測量精度影響礦山安全生產、資源準確開采以及支護防護、礦山地質災害預防等工程設計方案的合理制定，因此，礦山大比例尺地形圖測量工作至關重要。礦山大比例尺地形圖測量技術較多，隨著動態GPS定位技術以及無人機航飛技術的發展，顯著的提高了無人機航測技術的精度和可靠性，推動了礦山測繪技術的發展。本文以無人機航測技術為例，分析該技術在礦山大比例尺地形圖測繪中的應用效果，為推動該技術的發展提供幫助。

關鍵詞：無人機航測技術;地形圖;大比例尺

1、無人機航測技術概況

無人機航測技術是通過無人機飛行技術采集測繪區域的航拍影像，通過對航拍影像數據的處理流程而獲得礦山大比例尺地形圖以及其他成果圖件的新型測繪技術。隨著圖像融合技術、航空攝影技術、無人機技術以及動態GPS技術的快速發展，逐漸實現了多角度影像匹配等技術，提高了無人機航測技術的精度。

隨著無人機航測技術廣泛的應用于工程測量、礦山測量等各個領域，無人機航測技術的應用流程日益成熟，在大比例尺測量工作中具有明顯的優勢，主要包括：①明顯的縮短了測繪周期，無人機航測技術是以無人機為平臺，搭載照相機等儀器獲得測繪區域的航拍影像，進而對航拍影像數據處理獲得大比例尺地形圖，顯著的減少了測量人員外業數據采集周期，一般可在3天～5天完成，有效的縮短了測量周期，提高了社會經濟效益;②具有高的航拍影像數據分辨率，隨著動態GPS技術以及圖像融合技術等的快速發展，顯著的提高了航拍影像數據的分辨率，分辨率可達厘米級，在后期數據處理過程中能夠獲得精度更加穩定可靠的測繪數據;③航拍影像數據獲取周期短，對礦山大比例地形圖測量任務來說，測繪區域的面積不大，能夠在3天～5天內完成相應的測量任務，與傳統的測量方法相比，無人機航測技術能夠在較短的時間內完成外業數據采集工作;④社會經濟效益高，礦山建設是具有周期規劃的，更早的獲得礦山大比例尺地形圖有助于礦山建設任務的推進，無人機航測技術能夠在較短的時間內獲得外業數據采集，與傳統的測量方法相比，明顯的降低了外業數據采集工作量，減少了測繪成本的投入，提高了社會經濟效益。

2、航空攝影測量的發展

2.1航攝相機及航攝像片分類

航攝影像的獲取屬于是測量作業開展的第一步內容，更是后續工作開展的基礎所在。所以說，具體航攝影像好壞情況，與后期航測作業質量息息相關。現如今，航攝儀器越來越先進，遙感影像格式也出現了變化。站在物理屬性角度來說，航攝影像主要包括膠片式和數碼式兩種類型。其中，膠片式影像主要是在相機拍攝之后，對其中的底片進行獲取，之后通過沖洗和打印形式來得到像片。數碼影像則是在拍攝完成之后，對電子形式的數碼影像進行直接獲取，并不需要進行沖洗等操作，便可以直接參與到后期工作，讓整個工作流程更加便捷。截止到目前，在航攝相片獲取上，主要以數碼相片為主，傳統膠片式方式漸漸被替代。

2.2無人機技術的興起

在傳統飛機攝影測量工作開展過程中，雖然能夠展示出很多優勢，但由于測量成本較高，開展程序較為繁瑣，導致很多測量無法通過該種方式得到準確結果。隨著計算機技術的發展，以及經濟市場的完善，無人機測量技術逐漸被人們所熟知。在無人機航空攝影測量系統構建上，主要包括以下幾部分內容，即無人機飛行裝置、飛行控制系統以及地面裝備系統等。在飛行裝置配備上，涉及到傳感器、導航器等設備，而且在無人機巡航速度、抗風能力等方面均有明確要求。其次，在飛行控制系統研究上，主要是確保飛行平臺能夠始終處于正常工作狀態，這其中包括慣性導航系統、信號接收機等。截止到目前，很多無人機上均會安裝自動駕駛控制儀器，在起飛之后，可以對影像進行自動獲取，并不需要人工進行控制和操作。

3、無人機航測技術在礦山大比例尺地形圖測量的應用

3.1飛行方案的制定與地面控制測量

不同的礦山地形地貌差異較大，所獲的航拍影像分辨率也收地形地貌影像較為明顯。因此，為了有效的防止或者減弱地形地貌對航拍影像數據分辨率的影響，在開始執行飛行任務之前要對測量區域進行踏勘工作，對測量區域的地形地貌仔細劃分，若地形地貌變化較大，根據其特征劃分成不同的若干飛行子區塊，分別制定飛行方案。根據踏勘結果，編制航飛方案，將無人機的飛行高度、劃分的子區塊、航線數量、無人機航向等明確的標注在設計圖紙中。無人機的準確飛行離不開地面的控制測量，因此，依據踏勘結果在測繪區域內布設像控點，布設原則一般按照區域四角布設平高控制點的原則進行，在不同子區塊的影像結合部位要布設一定數量的像控點，便于不同子區塊的影像拼接使用。

3.2空三加密測量

在完成像控點布設的基礎上，按照航測方案進行測繪區域航拍影像數據的采集工作，按照設計的航線方向、旁向重疊度和航向重疊度執行飛行任務。但是在執行影像數據采集工作過程中，由于礦山地形變化較大，植被遮擋等問題的普遍存在，導致測繪區域范圍內的部分區域無法獲得相應的影像數據，進而在影像數據中出現“留白”現象，降低了無人機航測技術的測量精度。為了有效的消除上述原因的出現，需要進行空三加密測量流程，該方法是以航拍影像數據中的方位元素進行準確預算為基礎提出干擾因素的方法，可以有效的彌補因“留白”等問題而造成精度降低的缺陷。

3.3影像數據處理及地形圖生成

在外業進行航拍影像數據采集過程中，每天必須檢查航拍影像質量能否滿足礦山大比例尺地形圖測量要求，若不滿足，則需對該航線進行重新拍攝工作，直至航拍影像滿足相應比例尺測量要求為止。對檢查合格的航拍影像進行內業數據的處理，在完成空中三角加密測量工作后，對不同子區塊的航拍影像進行拼接工作，并以同名像控點為基礎進行不同子區塊影像數據的轉點、粗差剔除、區域網約束平差處理、校正等流程[3]，將處理后的影像數據導入至相應的制圖軟件中，開展內定向、相機畸變、去測平均高程等參數的建立工作，完成后，根據礦山地形數據進行采編工作，核對無誤后輸出礦山大比例尺地形圖。

4、結語

綜上所述，無人機航測技術在不同領域的應用越來越廣泛，在礦山大比例尺地形圖測量中也具有廣闊的應用前景，尤其是針對礦山地形地貌復雜的測繪區域，無人機航測技術更具有優勢。本文以無人機航測技術為研究對象，在簡要介紹無人機航測技術的基礎上分析了該技術的應用優點。

參考文獻：

[1]趙新華，孫江濤，王玉靜，劉超，曾端陽，袁浩洋，閆超德.基于無人機低空攝影測量技術進行礦山大比例尺地形測繪的可行性研究[J].地理信息世界，2019，26（03）：118-121.

[2]張寧寧，顧利紅，董丹丹.無人機航測技術在礦山測繪中的應用分析[J].世界有色金屬，2018（15）：229+231.

[3]徐勇.無人機航測在大比例尺地形圖測繪中的應用探究[J].世界有色金屬，2019（02）：243+245.

（作者單位：北京賽沖機電科技發展有限公司）