無人機傾斜攝影測量技術在礦山治理中的應用研究

唐紅文

（江蘇科信巖土工程勘察有限公司，江蘇 南京 210000）

在礦山開發與利用過程中，礦山治理一直是十分重要的、需要長期堅持的系統性工作，不僅關乎礦山生態環境質量的改善，還對礦山區域經濟的可持續發展產生一定影響。而在礦山治理中，測量是為礦山治理的基礎工作，其測量效果直接影響礦山治理決策，對礦山治理效果的優化起到了重要作用。但是長期以來，礦山測量方法存在落后、效率低下等缺陷，使得礦山治理工作決策存在一定盲目性，不利于礦山治理效果優化。因此，基于提高礦山治理效果角度考慮，本文以礦山治理為落腳點，分析無人機傾斜攝影測量技術的具體應用具有一定的意義。

1 無人機傾斜攝影系統基本信息概況

在無人機傾斜攝影測量過程中，航拍系統是獲取原始影像信息的重要設備之一，具體有無人機、傾斜相機等構成，具體如下：

（1）無人機平臺。由于無人機研發方向的不同，導致無人機性能標準也存在一定差異。在無人機傾斜攝影測量中，為實現對無人機飛行的有效控制，對無人機飛行標準提出安全性、實際升降機、有效載荷等方面的要求。首先，無人機最低載重量為2千克；二是多旋翼巡航速度應超過6米/秒，固定翼無人機巡航速度應超過10米/秒；三是電池動力續航時間應超過30分鐘，內燃機動力續航時間應超過60分鐘，抗風性能應超過4級風速，這樣才能為無人機傾斜攝影測量提供支持[1]。

（2）傾斜相機的性能要求。在無人機傾斜攝影測量過程中，相機是不可控的，但是攝影照片可進行控制。如第一次傾斜攝影像素應盡可能地高一點，但要考慮設備成本，且單個鏡頭像素不得低于2000萬，單次曝光像素不低于1億。同時，工作時長應控制在一個半小時以上，不僅如此，傾斜相機應具備定點曝光功能，確保影像重疊符合具體要求[2]。

（3）傾斜攝影測量技術特點。一是傾斜攝影影像數據的三維性，傾斜攝影可以從多角度進行拍攝，從而獲取多角度、全方位的影像數據，進而完整地呈現出地物地貌的顏色、位置等具體屬性，并且可將地物的具體狀況進行反饋。二是傾斜攝影影像數據的高效率性特征，通過無人機等飛行載體實現影像數據的全面收集，由于無人機具備操作簡便、成本低廉等優勢，可快速完成數據收集工作，并且無人機可在較大范圍內完成紋理數據的獲取工作，從而有利于三維建模工作效率的提升，繼而節約三維建模成本[3]。三是傾斜攝影數據的高價值性。傾斜攝影測量技術在實踐應用中，可從多角度、全方位獲取圖像數據，并且其中包含了被測區域的地理空間信息，同時可采取多種形式來輸出數據成果，使傾斜攝影測量技術在多個領域中具有一定實用性，這也直接提高了傾斜攝影數據的價值[4]。

2 礦山治理中無人機傾斜攝影測量技術的有效應用分析

2.1 測區概況

本案例選擇某地區的露天采石場為實驗對象，該地區地形條件復雜，且測量區域的交通條件相對惡劣，僅有一條公路可順利到達測量地區。該測量地區橫向寬度為400m，縱向長度為500m。

2.2 目標確認和空域申請

在無人機傾斜攝影測量工作開始前，應做好一系列的準備工作，具體包括測量目標確定、飛行空域申請等。飛行計劃內容具體包括以下內容：一是測量區域概況，測量區域的具體位置、地理環境及測區范圍內示范田等；二是確定攝影比例尺和具體的航線高度；三是考慮工作便捷和安全等要求，合理選擇無人機起降位置；四是基于數據精度等要求，合理選擇分辨率相符合的攝影相機，五是綜合考慮各項因素，如天氣、工作要求等，確定最佳的拍攝日期[5]。另外，考慮空域資源利用和無人機飛行安全等要求，要求按照現行規定向相關管理部門申請空域飛行許可。倘若沒有取得飛行許可，在低空飛行之前需結合實際，再次對飛行計劃進行完善和制定，并在飛行計劃中詳細體現飛行時間、飛行范圍等，待各項準備工作妥善后，向空域管理部門提出飛行空域申請。如下圖1所示為無人機傾斜攝影測量技術在礦山治理中的應用流程圖，需在目標確認和空域申請工作結束后，嚴格按照以下工作流程執行作業，從而確保無人機傾斜攝影測量工作效率及質量的提高。

圖1 無人機傾斜攝影測量技術在礦山治理中的應用流程圖

2.3 航線技術參數設計

無人機在航測期間應在預定軌道飛行，確保航拍作業的有效性和無人機飛行的安全性。在航線技術參數設計中，主要牽涉的參數包括飛行高度、飛行路線、像素覆蓋設置等。關于測圖比例尺對應地面分辨率的情況，具體如下：測圖比例尺為1:500，對應地面分辨率為不大于5cm；測圖比例尺為1:1000，對應地面分辨率在8cm到10cm之間；測圖比例尺為1:2000，對應地面分辨率在15cm到20cm之間。

在地面各項準備工作完成后，地面應在排除天氣條件影響的基礎上，選擇裝載航拍相機的低空無人機執行具體的拍攝任務。同時，地面工作人員需對傳輸獲取的數據進行詳細核對，針對重疊不足、重點區域等需要做好補拍操作，避免影像數據不完整而影響工作質量。待各項工作完成后，應及時妥善做好無人機的回收作業。

2.4 點布設情況檢查

在無人機傾斜攝影測量工作中，點布設是一項十分重要的基礎工作，且直接影響無人機傾斜攝影測量的工作質量。因此，在點布設時，應嚴格按照現行規定進行作業。根據低空攝影成圖精度要求，像控點布設過程應遵循以下原則：一是在復雜地區進行測量時，應在無人機航拍作業開始前，在地面合適的位置上安裝相對清晰的標志，主要充當控制點。二是像片控制點按照航線設計，在整個測量區域內進行統一布設。在此過程中，需要密切注意的一點就是控制點應在同一位置的平面點和高程點上。三是像控點布設位置往往放置在航線重疊部分，若航線重疊度過小，或沒有重疊，則要按照具體規定在此區域內規范布設像控點。四是在無人機傾斜攝影測量工作過程中，往往會受到光線、風等因素的影響，容易導致影像邊緣與實際出現偏差，從而出現變形現象，進而導致相對投影誤差偏大，對后期圖像準確穿刺造成不利影響。因此，控制點布設往往選擇在重疊點附近的中線小于3cm的位置，若距離超過3cm，為確保控制點布設的合理性，應考慮單獨布設像控點。五是為滿足無人機傾斜攝影測量工作要求，在像控點布設過程中，應以現行規定為基礎進行布設，確保控制點布設應盡可能地放置在標準位置上。

此次檢查點由像控點中選擇6個作為檢查點，并應用海大V30 RTK工具，利用GPS RTK測量方法對檢查點的大地坐標進行測量，可準確獲取露天礦山規劃治理數據，并在Smar3D、Artmap等軟件應用支持下，得出礦山開采范圍、開采面積等具體信息，為礦山治理工作決策提供完整且可靠數據支持。

3 結語

綜上所述，在礦山治理中，無人機傾斜攝影測量技術已得到推廣應用，并直接提高了測繪行業的作業效率，對提高礦山治理質量和效率均產生顯著效用。因此，相信未來無人機傾斜攝影測量技術會在相關領域中得到更加廣泛的應用，服務于國家的建設。