試論傾斜攝影測量在礦山地形監(jiān)測中的應(yīng)用

黃麗霞

（廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院，廣西 柳州 545006）

在傳統(tǒng)的山體結(jié)構(gòu)和地形監(jiān)測工作當(dāng)中，通常是采用正面測量的方式進行數(shù)據(jù)信息的采集，但在實際驗證的過程中發(fā)現(xiàn)，有時正面測量的方式在面對平整的礦山結(jié)構(gòu)時存在一定的數(shù)據(jù)偏差，尤其是一些深度、高度的監(jiān)測管理中無法獲得精準的數(shù)據(jù)信息，在對礦山的開采方案進行制定時也會出現(xiàn)許多的問題。傾斜攝影測量的方式一般與無人機技術(shù)相結(jié)合，通過高空攝影的方式采集到不同角度的圖片，通過構(gòu)建三維模型的方式能夠更好地判斷礦山實際結(jié)構(gòu)和具體參數(shù)。

1 傾斜攝影測量技術(shù)概述

1.1 傾斜測量概念

常見的礦山傾斜測量主要是指利用一些無人機設(shè)備從高空中進行礦山的圖片拍攝，獲得更加精準的數(shù)據(jù)信息。在無人機進行航拍的過程中不僅可以得到正面的攝影圖像，還可以在不同的高度、角度進行傾斜化的拍攝，對于提升礦山表面數(shù)據(jù)信息的精準的有很大幫助。在拍攝一個表面有許多凸起和下凹結(jié)構(gòu)時如果只從正面的角度進行拍攝可能會存在一些視覺上的誤差，對于優(yōu)化礦山的開發(fā)方案會造成很大影響[1]。而傾斜攝影測量的方式可以從不同的角度獲取清晰的圖像信息，對于恢復(fù)和構(gòu)建礦山結(jié)構(gòu)的三維模型也有很大幫助，是一種能夠借助現(xiàn)代化拍攝手段獲得更加精準的地表信息的一種手段。在進行傾斜拍攝測量的過程中對于礦山表面的一些高度、深度和特殊紋理的測量與觀測都有很大幫助，技術(shù)人員要能夠利用這種方式開展更加精準高效的測量。

1.2 傾斜測量優(yōu)勢

礦山表面的傾斜攝影測量相較于傳統(tǒng)的正面拍攝更具有優(yōu)勢，不僅可以構(gòu)建更加立體化、精準化的地表數(shù)據(jù)信息，還可以反映出礦山結(jié)構(gòu)側(cè)表面上的一些紋理特征。在傾斜拍攝的圖片中可以反映出拍攝的角度和觀測到的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用傾角的計算方式就可以較為精準地得到礦山表面的相關(guān)參數(shù)，避免了多張照片在進行通訊傳輸過程中出現(xiàn)的容量過大問題，單張圖片蘊含的實際數(shù)據(jù)內(nèi)容更多，能夠提升拍攝采集的工作效率[2]。結(jié)合對礦山的實際開發(fā)來看，其側(cè)面上的一些特殊紋理對于判斷后續(xù)的開發(fā)情況、礦儲含量等都有重要意義，利用攝影的方式進行數(shù)據(jù)的采集可以更好地還原礦山表面的實際情況，有利于提升數(shù)據(jù)采集的精度和有效性。

2 礦山監(jiān)測工作的分析

2.1 環(huán)境監(jiān)測技術(shù)

在進行礦山的地形監(jiān)測當(dāng)中，必須要重視周邊的環(huán)境及礦山表面的實際環(huán)境，詳細掌握這些地理數(shù)據(jù)信息能夠為后續(xù)的礦山開采、工程建設(shè)等提供重要的數(shù)據(jù)支撐，在進行礦山模型建立和方案優(yōu)化時也能形成重要的參考。環(huán)境監(jiān)測不僅要詳細掌握礦山區(qū)域的地理信息，包括周邊區(qū)域的環(huán)境和氣候條件等也要有較為精準的反應(yīng)，包括一些周邊河流分布等都會對實際的建設(shè)方案產(chǎn)生較大影響。作為技術(shù)人員，在地形監(jiān)測的過程當(dāng)中必須要把所需要的實際信息通過模型建立的方式予以反映，充分保障實操作業(yè)過程中的安全性。

2.2 生態(tài)監(jiān)測技術(shù)

積極開展礦山附近的生產(chǎn)監(jiān)測是為了更好地掌握周邊環(huán)境的實際情況，如對于一些有眾多樹木生長和河流分布的區(qū)域，在進行開采建設(shè)方案設(shè)計時必須要對該范圍予以規(guī)避，減少對生態(tài)環(huán)境破壞的同時，更好的保障實操作業(yè)人員的安全和建設(shè)方案的科學(xué)性。在進行生態(tài)監(jiān)測的過程中要詳細記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為基礎(chǔ)建設(shè)工作完成后的生態(tài)性恢復(fù)予以數(shù)據(jù)上的參考。常見的礦山區(qū)域生態(tài)監(jiān)測還包括了圖像信息，能夠從不同的角度維護好生態(tài)環(huán)境，合理平衡能源開采和環(huán)境保護等問題。

2.3 施工監(jiān)測技術(shù)

在進行礦區(qū)作業(yè)的過程中也要及時進行監(jiān)測與管理，不僅可以更加詳細地掌握建設(shè)工作的進度，還可以更好地維護建設(shè)安全。由于礦山監(jiān)測工作得到的數(shù)據(jù)信息具有實時性，針對一些建設(shè)過程中產(chǎn)生的安全隱患和破壞性問題可以及早發(fā)現(xiàn)，并通過技術(shù)手段進行規(guī)避或修復(fù)處理。在礦山的施工監(jiān)測中能夠形成動態(tài)化的管理模式，具有更加靈活的管理特點，也可以從工程建設(shè)過程中進行質(zhì)量監(jiān)管，確保了礦山基本開采建設(shè)工作的順利推進。

3 傾斜攝影測量的主要應(yīng)用

3.1 需求調(diào)研分析

在進行傾斜攝影測量之前，必須要對礦山開采的實際需求和對攝影測量的實際需求展開詳細的分析，并根據(jù)礦山的實際范圍和區(qū)域進行有效的調(diào)研，確保攝影工作能夠有序開展。首先，結(jié)合礦山占據(jù)的地理環(huán)境實際面積，需要進行適當(dāng)?shù)臄U展和延伸，在進行無人機拍攝時的覆蓋范圍要更加廣泛，能夠滿足礦山區(qū)域的傾斜拍攝。在選擇無人機和拍攝的設(shè)備時必須要對其分辨率和數(shù)據(jù)采集的精準性進行校驗，一般的DOM 分辨率為0.1m，若需要對礦山進行3D 模型的建立則需要達到0.2m 的分辨率，針對一些面積小且有較多起伏的區(qū)域則應(yīng)該適當(dāng)提升圖片的拍攝精度，獲得更加精確的數(shù)據(jù)[3]。其次，根據(jù)對礦山開發(fā)的需求可以要求傾斜測量中采集到具體的圖像數(shù)據(jù)內(nèi)容，包括了礦山的側(cè)面紋理，周邊實貌和其他的數(shù)據(jù)參數(shù)，對于詳細掌握礦區(qū)儲礦實況和制定開采方案等都有很大參考價值。

3.2 測量線路設(shè)計

在制定無人機的航拍線路時必須要結(jié)合拍攝設(shè)備的精度進行合理設(shè)計，確保能夠完全覆蓋礦山區(qū)域的每一個位置。在進行航拍的過程中需要將獲取到的圖片和相關(guān)參數(shù)繪制成地理信息數(shù)據(jù)，并將多個角度得到的數(shù)據(jù)進行匯總和分析。當(dāng)無人機在同一個位置時可以分別向不同的角度發(fā)出圖像采集，可以包括正面位置和傾斜位置，在這個過程中需要將無人機的實際飛行高度、飛行速度、飛行方位等數(shù)據(jù)壓縮在圖片當(dāng)中統(tǒng)一傳輸?shù)焦芸仄脚_。一般在設(shè)計拍攝的線路時都是按照Z 字型的結(jié)構(gòu)進行遍歷，但要注意在拍攝的末端位置時需要再次和起點進行傾斜性的連接，這樣能夠?qū)υ械臄?shù)據(jù)參數(shù)形成更好地校驗，充分保障的數(shù)據(jù)信息的精準度和有效性[4]。有一些拍攝設(shè)備中還集成了數(shù)據(jù)分析和整理的軟件系統(tǒng)，能夠直接進行定位和校驗，并在圖像信息中直接嵌入地理數(shù)據(jù)，提升了后續(xù)數(shù)據(jù)整理分析的效率。

3.3 開采規(guī)劃應(yīng)用

在進行礦山區(qū)域的開采方案設(shè)計中，可以利用前期采集到的這些圖像信息的地理空間信息進行建模，借助計算機繪制出3D 的礦山實際模型，將其中的環(huán)境信息錄入，能夠更好地驗證開采方案的科學(xué)。在利用模型進行開采規(guī)劃時要注意結(jié)合環(huán)境等多方面的因素進行綜合性規(guī)劃設(shè)計，如在傾斜拍攝測量時的日照量和角度等都會影響礦山的結(jié)構(gòu)規(guī)劃，尤其是在進行定量的模擬設(shè)計中這些環(huán)境因素的影響十分重要[5]。對于礦山外部的結(jié)構(gòu)的信息可以利用模型建立的方式尋找拍攝中的盲區(qū)和一些不清晰的位置，需要技術(shù)人員對由二維向三維的轉(zhuǎn)變更加細致，在計算機中也可以提前預(yù)設(shè)好一些高度參數(shù)，對模型的建立予以驗證，若發(fā)現(xiàn)有誤差可以及時消除。由直觀的三維模型可以更好地開展開采方案的制定，避免了在實操過程中出現(xiàn)一些突發(fā)情況或危險事故。

3.4 礦山施工應(yīng)用

在實際開采與建設(shè)的過程中借助傾斜航拍的手段可以展開動態(tài)化的管理與監(jiān)督，更好地掌握礦山內(nèi)部的作業(yè)進度。首先，在三維模型當(dāng)中能夠?qū)ΦV山的實際開采過程進行模型化的驗證，利用航拍的和傾斜測量的方式能夠監(jiān)控到礦山表面的實際變化，同時也能及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患[6]。如在開采作業(yè)中一些礦石堆積在礦山中無法及時覺察問題，而通過航拍能夠及時發(fā)現(xiàn)一些分布上的差異，及時對類似情況進行處理，有效避免了因為礦山表面荷載分布不均勻而出現(xiàn)的塌陷事故。在航拍監(jiān)測的過程中還能夠通過空氣中的煙塵情況更好地掌握開采作業(yè)的進度和實際情況，在一些雨水等特殊天氣的影響之下，也能夠更好地保障實際工作的安全性，及時進行撤離等防范。

3.5 竣工驗收應(yīng)用

在礦山開采和建設(shè)項目的竣工驗收當(dāng)中可以利用航拍和傾斜測量的方式更好地掌握礦山全貌，并通過實時的數(shù)據(jù)采集與管理更快地掌握實際情況，結(jié)合最初的礦山三維模型進行對比和估算，能夠詳細掌握工程建設(shè)和實際開采對礦山結(jié)構(gòu)帶來的影響?？⒐を炇罩胁粌H要掌握礦山的結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，還需要關(guān)注其中的環(huán)境、生態(tài)問題等，充分保障實際施工對周邊環(huán)境造成的影響屬于可控范圍。由于傾斜拍攝測量的技術(shù)可以較好地反映出拍攝地的地理信息，若驗收中發(fā)現(xiàn)礦山地表的實況和建設(shè)方案之間存在一定的差距就可以結(jié)合地理信息及時對其進行重建處理，有效避免了對工程逐步排查過程中造成的延誤和損失，也可以在竣工驗收的結(jié)果中提供更多可靠的數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)束語

總之，在進行礦山的地形監(jiān)測與攝影時需要提前進行山體結(jié)構(gòu)的調(diào)查，對于拍攝的路線等進行科學(xué)合理的規(guī)劃，運用傾斜的拍攝監(jiān)測方式能夠更好地形成礦山的三維結(jié)構(gòu)模型，對于其中的一些山體結(jié)構(gòu)和礦區(qū)儲量等都能夠掌握更加精準的數(shù)據(jù)。在礦山進行開采前的方案設(shè)計時需要利用這些監(jiān)測數(shù)據(jù)形成方案，在實際開采的過程中也可以利用動態(tài)化的攝影數(shù)據(jù)形成更加高效的管理，項目竣工時也可以借助攝影技術(shù)予以驗收，在拍攝時要注意圖片的清晰度和拍攝質(zhì)量，形成有效的參考。