無人機測繪技術在區域地質地形圖測量中的應用

劉振偉，黃 瑛，謝 丹，路 佳

（湖州創新國土測繪規劃設計有限公司，浙江 湖州 313000）

區域地質地形圖測量是礦山工程中的重點內容，區域地質地形圖測量對于精度具有很高的要求。但在以往的區域地質地形圖測量相關研究中，主要將側重點集中在區域地質地形圖測量效率方面，但忽視了對于測量精度的要求，導致傳統區域地質地形圖測量與實際相比存在較大誤差，無法精準執導后續工作順利開展[1]。

基于此，本文將無人機測繪技術應用在傳統測量方法中，致力于從根本上降低區域地質地形圖測量中誤差。在此基礎上，并通過設計實例分析的方式，證明設計方法在實際應用中的有效性。

1 無人機測繪技術

無人機測繪技術屬于我國高新領域的研究內容，此項技術的提出，完全顛覆了傳統測繪技術中存在的僅可實現對監測點垂直檢測的問題。在使用提出技術進行實際測繪工作過程中，可在無人機上搭設多個傳感設備與通信設備，因此，在進行數據時，可實現對同一點數據的多維度測繪。而使用此種測繪方式，更加有利于提供使用者一個直觀的觀看感受。

此項技術不僅可以實現對檢測點的精準定位，同時也可以更具時效性的為使用者還原一個真實的地質信息[2]。在無人機測繪中，可以設定一個航拍中心，以此中心作為無人機測繪的圓心，以此定位數據。而此項技術提供給測量者的精準定位功能，可將地質環境中多種有機物體進行嵌入式定位，從而使獲取的影像、圖片等測繪數據信息內容更加豐富，給予使用者更為優越的使用體驗，實現了對傳統測繪技術功能、性能的拓展。

2 基于無人機測繪技術的區域地質地形圖測量方法

基于無人機測繪技術，優化后的區域地質地形圖測量流程，如圖1所示。

圖1 本文設計方法測量流程

結合圖1所示，具體設計內容，詳見下文。

2.1 基于無人機測繪技術采集地形圖測量數據

為提高區域地質地形圖測量精度，本文運用無人機測繪技術，通過對檢測點的精準定位，在無人機上搭設多個傳感設備與通信設備，通過對同一點數據的多維度測量，采集地形圖測量數據，主要包括圖片、WORD及紙質格式的水文、工程鉆孔數據；地下水位、水質監測井，供水井動態數據；水化學類型、礦化度圖等矢量圖件數據；紙質水文、工程地質剖面圖和剖面平面部署圖數據；PDF或WORD格式成井報告數據。以此，完成基于無人機測繪技術采集區域地質地形圖測量數據。

2.2 處理區域地質地形圖測量數據

完成區域地質地形圖測量數據采集后，本文基于無人機測繪技術，對區域地質地形圖測量數據進行相應的處理，其目的在于保證區域地質地形圖測量數據的有效性?；跓o人機測繪技術將地質環境中多種有機物體進行嵌入式定位，得到高精度的區域地質地形圖測量定位數據，給測量者的精準定位功能。假定此過程可通過計算方程式加以表示，設其目標函數為g，可得公式（1）。

公式（1）中，m指的是區域地質地形圖測量數據特征點集合；j指的是處理有效信息集合；v指的是圖像清晰度；f指的是圖像完整度；P指的是區域地質地形圖測量數據的失真權值；C指的是點云數據集合；X指的是控制點空間點坐標；q指的是無人機個數。通過公式（1），處理區域地質地形圖測量數據。

2.3 建立區域地質地形圖測量數據3D繪圖協議

在基于無人機測繪技術處理區域地質地形圖測量數據的基礎上，集合大比例尺地形圖測繪數據屬性要素（包括：測繪勘查區名稱、測繪勘查區編號、測繪勘查區面積及測繪重點工作區等），生成支持系統迭代分析的數據格式。分析區域地質地形圖測量數據屬性，制作相應的電子信息表。通過建立區域地質地形圖測量數據3D繪圖協議，實現區域地質地形圖測量數據電子信息表的空間數據可視化。具體流程為：首先，通過HTML腳本制作Web交互式三維動畫，以3D圖形的形式渲染大比例尺地形圖測繪數據。而后，利用OpenGL ES 2.0制作區域地質地形圖測量數據API，以此建立區域地質地形圖測量數據3D繪圖協議。

2.4 實現區域地質地形圖測量

在建立區域地質地形圖測量數據3D繪圖協議的基礎上，下述將結合AutoCAD 2010平臺，基于CASS10.1地形地籍成圖軟件，實現區域地質地形圖測量。通過區域地質地形圖測量，實現區域地質地形圖測量信息顯示。區域地質地形圖測量的具體流程為：首先，在CASS10.1地形地籍成圖軟件中調用上述處理完成的區域地質地形圖測量數據，并將數據中的點位在區域地質地形圖上進行顯示，為區域地質地形圖測量提供多元化的數據源。針對一些潛在的區域地質地形圖測量信息進行重點特征分析，通過對多元次測量工程信息的有效識別。再通過全色數據的正射校正，對區域地質地形圖測量數據進行配準，形成點云文件數據密集。而后，將區域地質地形圖測量的分辨率融合，實現對區域地質地形圖的增強以及調色。最后，通過多景影像的鑲嵌，對附加信息進行裝飾，實現區域地質地形圖測量。

3 實例分析

3.1 實驗準備

本次實驗部分針對設計測量方法的實用性提出，實驗對象選取某礦區。該礦區要求區域地質地形圖測量標準精度，如表1所示。

表1 區域地質地形圖測量精度（Km）

結合表1所示，實驗軟件為prueartwr-101分析平臺，主要用于對區域地質地形圖測量精度的測試。首先，使用本文基于無人機測繪技術設計測量方法，進行區域地質地形圖測量，通過prueartwr-101分析平臺測得測量方法相鄰點之間的距離中誤差，記為實驗組。再使用傳統測量方法，進行區域地質地形圖測量，同樣通過prueartwr-101分析平臺測得測量方法相鄰點之間的距離中誤差，記為實驗組。在本次實例分析中，共設置10個控制點，記錄實驗結果。

3.2 實驗結果

整理實驗結果，并將兩種測量方法相鄰點之間的距離中誤差整理為表格，如表2所示。

表2 兩種測量方法相鄰點之間的距離中誤差對比

通過表2可得出如下的結論：設計測量方法在相同的控制點中相鄰點之間的距離中誤差明顯低于對照組，證明設計測量方法可以滿足區域地質地形圖測量精度要求，值得在現實應用中被大力推廣。

4 結束語

本文通過實例分析的方式，證明了設計測量方法在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統區域地質地形圖測量中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次大測量方法相鄰點之間的距離中誤差結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高測量方法相鄰點之間的距離中誤差結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對區域地質地形圖測量方法的優化設計提出深入研究，以此為提高區域地質地形圖測量的綜合質量提供建議。