航空攝影測量在礦山地形測量中的應用研究

魏國武（1967.10-）男，本科，測繪系主任，遼寧丹東，本科，副教授，遼寧地質工程職業學院，遼寧丹東，118303，研究方向：工程測量。

摘要：隨著技術發展水平的提升，航空攝影測量技術在礦山地形測量中也得到更為廣泛地應用，并展現出重要的應用價值。基于此，本文對航空攝影測量技術原理與優勢展開分析，并討論其在數據處理與質檢分析、提升測量精度、地面測量控制、像控點測量等場景下的具體應用效果。

關鍵詞：航空攝影測量;礦山;地形;測量

引言：近年來，智能化、數字化技術的發展使礦山地形測量面臨著全新的發展與變革，相較于以往的測量方式，航空攝影測量具備速度快、效率高、精度強等優勢，因此也在地質災害預警、地形圖測繪及相關數據分析中得到有效應用。

一、航空攝影測量技術原理與優勢

1.原理

航空攝影測量技術在應用過程中以高空作業為最基本平臺，并通過機載來實現設備的遠程遙控。在無人機工作的時候還會輔以光學式攝像機、紅外線掃描儀等設備，從而提升數據信息獲取的完整性與準確性。在完成數據獲取以后，還可以通過各類測繪軟件進行分析，以滿足不同的測量要求。

2.優勢

航空攝影測量技術的優勢主要體現在以下幾方面：第一，顯著減少了設備運輸、操作方面的成本，同時降低了外業人員的勞動強度;第二，相關技術的應用可以提升數據分析采集的精確度，更加真實地還原地形情況;第三，受到外界因素的影響較小，具有較強的機動性與靈活性[1]。

二、航空攝影測量在礦山地形測量中的應用

1.數據處理與質檢分析

航空攝影測量在數據處理和質檢中的應用主要體現在對于數據獲取的實時修正以及綜合控制上。第一，通過該技術進行測量可以對得到的數據進行加密，保證數據的安全性;第二，以平差計算原則為基礎借助有關算法可以對局域網數據展開進一步分析，提升數據質檢水平;第三，在完成數據采集后還可以生成三維模型對數據進行過濾與校正，有效開展數據的實時控制;第四，測量過程中還可以設計精度坐標確保其可以實現1：1000擬合，降低誤差概率。

2.提升測量精度

結合以往的測量技術來看，在進行數據獲取的過程中往往會受到自然環境等外界因素的影響，從而降低數據精度。而航空攝影測量可以最大限度地規避自然條件影響，并通過三角矯正法解決測量盲區帶來的問題。與此同時，航空攝影測量還可以滿足多次補攝需求，避免了因影像虛化而產生的誤差，實現數據精度的顯著提升。

3.地面測量控制

無人機進行攝影測量時存在的攝影死角問題會在一定程度上影響數據獲取，因此在測量之前可以設置地面控制儀，通過地面無人機雙向測量來提升數據精度。在設置地面控制儀之前需要布設相應的監控點，提升對地形變化的適應能力。在此過程中，應根據地形的具體變化情況調整測量密度，監控地點應盡可能布置在山體地形等自然地形變化較小的位置上，杜絕監控死角進而實現全方位測量。值得注意的是，相關人員還需要在測量區域外也進行監控點布設，中間的邊界控制基點一般在邊緣輪廓航線以內，且邊界航線兩側的監控點半徑應控制在基準點范圍內，從而實現對地形的整體控制。

4.像控點測量及空三加密

像控點測量很大程度上影響了礦山測量制圖精度，通常在進行數據采集的過程中，可以借助CORS結合RTK來完成相控點數據的采集。與此同時，在對參考站數據進行測算的時候應選用應用性能強的GPS設備來提升定位精度，進而提升后續坐標參數轉換工作的精確性。而空三加密就是空中三角測量通過少量控制點對平面坐標和高程數值等的計算，同時需要經過三次加密來對圖像質量進行校正[2]。其中，在控制自由網平差工作的時候，需要進行粗差精度分析，并將誤差控制在半像素值以內;而開展聯合平差有關工作則需要導入外業像控點數據，進而實現對后續模型平面和高程誤差的有效控制，使其可以更好地滿足精度要求。

（一）DIG、DOM生成制作

在完成空三加密之后以相關測量數據為基礎完成礦區立體模型的構建，并通過PixelFactory等軟件完成數字線劃圖的繪制。完成之后需要對其中的地形地貌類別進行內業判讀繪制，而對無法完成的部分則需要進一步開展外業調繪和補測工作，從而保證數據精度的提升。除此以外，還可以借助數字微分糾正法配合精度較高的數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）完成數字正射影像圖的制作，注重對數據以及色彩的調整，提升拼接線對礦山地形圖的適應性，避免因影像錯位、色彩不均等問題而降低測量質量。下圖為通過航空攝影測量拍攝的DOM正射影像圖。

三、航空攝影測量應用案例分析

1.區域概況

本文以某礦區為例，整體航攝面積約為1KM2，南北長約1KM，東西長約0.9KM。其中最高海拔為1532米，最低海拔為1399米，其整體環境適合無人機測量作業。本次航測作業采用的是飛馬D200無人機航攝系統。

2.測量實施

結合航攝區域數據以及相關參數來看，整體測區面積較小，加上地形良好，有助于獲取高精度的測量數據。同時，飛馬D200無人機航攝系統攜帶高精度IMU慣導系統，進而也可以提升POS數據精度。整體測量區域內布設2個檢查點、10個像控點，航攝基準面為1463m，航向重疊80%，地面平均分辨率為6.5cm。與此同時，在測區內還采用網絡RTK采集相控點坐標數據，確保可以將平面坐標分量較差與垂直坐標分量較差控制在2cm、3cm以內。

3.數據處理

結合空三加密測算結果來看，檢查點的平面殘差與高程殘差分別是4.25cm與2.1cm，進而有效滿足《低空數字攝影測量規范 CH/Z 3003-2010》中的相關規定。隨后，還需要借助三維EPS成圖軟件對地形線劃圖進行矢量化處理，完成之后再進行修改整飾工作，完成測區1：1000數字正射影像圖繪制。值得注意的是，為了保證航測數據的精確度和準確性，必須根據礦山地區的實際情況與具體等級制定合理的處理方案。

四、結語

綜上所述，航空攝影測量技術對礦山地形測量中展現出十分突出的應用價值，其可以有效應用到數據處理與質檢分析、提升測量精度、地面測量控制以及像控點測量及空三加密等多種場景下。同時，相關技術的應用還可以提高測量效率、減少人工成本，因此在后續測量工作中有必要加強對相關技術的應用與研究。

參考文獻：

[1]龍凌媛.無人機航空攝影測量技術在礦山測量中的應用研究[J].無線互聯科技，2020，17（18）：11-12.

[2]任本偉，彭占山.無人機航空攝影測量技術在礦區地形測量中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2021，44（04）：202-203+207.