關于礦山地形測量中無人機攝影測量系統運用的分析

摘要：隨著國家對礦山地質環境保護工作的重視程度不斷提升，我國礦山測量市場將逐步擴大。因此，在提高礦山測量質量的同時，加強新時期礦山測量工作、提高測量工作效率顯得尤為重要。無人機攝影技術的應用為礦山測量提供了新的可能性，能夠提供綜合的影像數據資料，促進礦山測量的高效發展。基于此，將對礦山地形測量中無人機攝影測量系統的運用進行分析，希望為相關研究者提供參考。

關鍵詞：礦山地形測量;無人機攝影測量;原理;系統應用

1無人機攝影測量系統的基本原理

無人機攝影測量系統是一種利用無人機進行航空攝影的技術，通過在無人機上安裝相機和GPS等設備來實現對地面目標的高精度三維測量，如空間三角測量、GPS定位和相機內外參數標定等。通過空間三角測量原理，利用多個視角的影像來計算目標物體的三維坐標，通過匹配識別特征點確定像控點，并根據像控點的位置和相機參數進行空間三角測量。GPS定位用于獲取無人機和目標物體的坐標和高程信息，以及地面控制點的坐標信息，通過坐標轉換和精度修正提高數據處理準確度;相機內外參數的精確標定可以保證測量結果的準確性，可以通過拍攝標定板并使用特定算法進行標定，或者利用全景相機進行在線標定。總之，通過科學合理地應用無人機攝影測量系統，能夠高效獲取地面目標的三維信息，在礦山地形測量等領域發揮重要作用。

2礦山地形測量中無人機攝影測量系統運用2.1項目規劃和準備

礦山地形測量是一項非常重要的工作，對于礦山生產和建設具有重要意義。在進行礦山地形測量之前，需要進行周密的項目規劃，做好準備工作。首先，要明確測量的具體目標，包括需要獲取的地形數據類型、精度要求等，選擇合適的無人機平臺和傳感器，以確保測量結果的準確性和可靠性。在選擇無人機平臺和傳感器時，要根據測量目標進行綜合考慮。如果需要獲取高精度的地形數據，可以選擇搭載高分辨率相機的無人機。這種無人機能夠拍攝高清晰度的照片，通過后期處理可以獲取高精度的地形數據。如果需要獲取三維地形模型，則可以選擇搭載LiDAR（Light Detection And Ranging）傳感器的無人機，LiDAR傳感器能夠通過激光掃描獲取物體的三維坐標信息，從而生成三維地形模型。其次，需要規劃無人機的飛行路徑。根據礦山的地形特點，設計合理的飛行路線，確保無人機能夠充分覆蓋測量區域，同時考慮高程、重疊度等因素，以確保測量數據的準確性和可靠性。為了確保無人機飛行的安全性和穩定性，需要對礦山的空域進行勘察，了解禁飛區域和限飛高度等情況［1］。

2.2場地準備和安全考慮

在實施無人機攝影測量之前，對礦山地形進行充分的場地準備是至關重要的。首先，通過實地考察，可以全面了解礦山的地形地貌、障礙物分布等情況，有助于規劃無人機的飛行路線，選擇合適的起飛和降落地點，確定合適的拍攝角度。此外，實地考察還有助于發現潛在的安全隱患，如塌方、滑坡等，從而在后續的飛行作業中加以預防。其次，設立地面控制點。這些控制點將用于無人機的定位和校正，以確保測量結果的準確性和可靠性。在選擇地面控制點時，應充分考慮其穩定性和可識別性，以便在后續的數據處理中進行準確的定位和校正。再者，在選擇起飛和降落的地點時，必須充分考慮安全因素。由于礦山地形復雜，存在諸多安全隱患，如塌方、滑坡等，因此在選擇起飛和降落的地點時，必須充分考慮安全因素，避免在危險區域進行飛行作業。同時應嚴格遵守相關的飛行規定，確保無人機在飛行過程中的安全，避免與障礙物或其他飛行器發生碰撞。此外，為了確保測量過程的安全性，還需采取一系列安全措施。例如，在無人機上安裝避障系統，以便在飛行過程中實時檢測障礙物，避免發生碰撞［2］。

2.3無人機飛行

在礦山地形測量中，無人機的飛行是整個攝影測量系統的重要環節。為了保證測量結果的準確性和可靠性，必須對無人機的飛行進行精心的計劃和控制。首先，執行飛行計劃是無人機飛行的第一步。在飛行前，需要根據礦山地形的實際情況，制定出科學合理的飛行路徑，這個路徑需要綜合考慮無人機的性能、地形特點、天氣狀況等因素，以確保無人機能夠安全、穩定地完成飛行任務。同時，將飛行路徑輸入無人機飛控系統，確保無人機能夠按照預定的路徑進行飛行。其次，實施航跡控制是無人機飛行的關鍵環節。在飛行過程中，需要根據地面控制點和GPS數據，對無人機的航跡和高度進行實時監測和調整，通過這種方式可以確保無人機在飛行過程中始終保持穩定，獲取高質量的影像數據。此外，對于一些特殊地形，如山谷、陡峭的山峰等，需要采取特殊的航跡控制措施，以避免無人機受到氣流等因素的影響，保證測量結果的準確性。

2.4數據的采集

在礦山地形測量中，數據的采集是至關重要的環節，通過運用無人機攝影測量系統，可以高效地獲取高分辨率的影像和地面點云數據，對于后續的地形建模、資源評估和環境監測等任務具有重要意義。在數據采集過程中，首先需要確保影像和點云數據的準確性和完整性。在無人機航拍時，合理規劃航線和航帶，確保相鄰航帶或相鄰航線之間有足夠的重疊度，保證在后續數據處理時，能夠準確地拼接和融合各個航帶的影像和點云數據，從而提高數據處理的精度。為了實現高精度的數據采集，通常會采用高分辨率的相機或LiDAR設備進行測量，以捕捉到地面的細節和地形變化，為后續的地形建模和資源評估提供翔實的數據基礎。同時還要對采集的數據進行預處理，例如去噪、濾波等操作，以進一步優化數據質量。

2.5數據處理和制圖

在礦山地形測量中，數據處理和制圖是關鍵的環節，而無人機攝影測量系統在這一環節中發揮著重要作用。通過專業的影像處理軟件，可以對采集到的影像進行一系列的處理，包括幾何校正、配準等，從而獲取高質量的正射影像，這一過程至關重要，因為只有獲取到高質量的影像，才能保證后續的三維建模和制圖的準確性。具體來說，首先需要對無人機拍攝的影像進行預處理，包括去噪、增強對比度等，以提高影像的清晰度和可辨識度。然后，通過幾何校正消除影像中的畸變和扭曲，確保影像的幾何精度。接下來，通過配準技術，將不同角度和不同位置拍攝的影像對齊，形成一個完整的地理信息數據集。除了影像處理，點云處理也是無人機攝影測量系統的重要組成部分。點云數據是通過激光掃描等技術獲取的空間數據，它能夠提供礦山地形表面的詳細信息。通過對點云數據進行過濾和配準，可以去除其中的噪聲和冗余數據，保留有用的地形信息。在此基礎上，通過三維重建技術，可以生成礦山地形的三維模型。這個模型能夠真實地再現礦山地形的形態和特征，為后續的礦山設計和開采提供重要的參考依據。最后，基于處理后的數據，可以生成各種制圖產品，如礦山地形圖、數字高程模型（DEM）等，通過這些產品，可以了解礦山的地形地貌、地表覆蓋物、地質構造等信息，為礦山的規劃、設計、開采和環境保護提供科學支持。

2.6精度驗證和質量控制

首先，對于精度驗證而言，實地驗證是關鍵環節。在礦山地區，選擇若干具有代表性的實地點，通過傳統的測量手段獲取準確數據，然后與無人機攝影測量系統的測量結果進行對比。這種對比不僅有助于檢驗無人機攝影測量系統的準確性，還能為后續的采礦作業提供可靠的地形數據支持。其次，為了確保無人機攝影測量系統的數據采集和處理質量，必須進行嚴格的質量控制，包括定期對無人機設備進行檢查和校準，確保其各項性能指標達到標準要求。同時，數據處理環節也需要進行質量控制，如數據篩選、圖像拼接等，確保最終得到的測量成果符合實際需求。值得注意的是，質量控制不僅僅是對設備硬件和數據處理技術的要求，還包括對操作人員的培訓和管理。操作人員的技能水平直接影響到無人機攝影測量系統的運行效果，因此必須加強培訓和技能考核，確保操作人員具備扎實的專業知識和熟練的操作技能［3］。

3無人機攝影測量系統的發展趨勢

無人機攝影測量系統在地形測量領域發揮著至關重要的價值和作用，極大地推動了測量事業的發展。首先，隨著科技的不斷進步，無人機攝影測量系統的技術還將會不斷升級與改進，如無人機攝影測量系統中的相機、傳感器等的性能越來越高，進而實現更高分辨率和更精確的測量結果;飛行控制系統和導航系統也隨之實現智能化和穩定化，大幅度提高系統的飛行精度和安全性。其次，在未來的無人機攝影測量系統中，還將會朝著自動化和智能化方向發展，引入人工智能和機器學習技術等以實現更快速、準確的地形測量任務，提高無人機攝影測量系統的自主性和智能化水平。此外，在未來的系統中，還可能會采用多傳感器融合的方式，結合云計算和大數據技術等獲取更全面、詳細的地形數據，進而為更復雜的地形分析和模型構建提供可能。最后，無人機攝影測量系統的應用領域還會逐步涉及農業、災害防控、電力巡檢等多個領域，使無人機攝影測量系統的應用場景更加豐富，極大地促進無人機攝影測量系統在地形測量領域的廣泛應用與提升。

4結論

無人機攝影測量技術的有效運用可以準確定位地面目標并實現三維坐標轉換。在實際工程中的應用，不僅可以提高工作效率和經濟效益，還具有一定的實用價值和推廣價值。通過對無人機攝影測量在礦山地形測量中的具體應用展開分析，旨在為相關工作人員提供參考，期望無人機攝影測量技術能夠在測量事業中得到更大發展，為我國的經濟建設作出貢獻。

參考文獻：

［1］王娣.無人機傾斜攝影測量在礦山測量中的應用探討［J］.世界有色金屬，2023（3）：3436.

［2］郭君紅.測繪地理信息技術在地質勘查工作中的應用發展探討［J］.現代鹽化工，2022，49（3）：8688.

［3］陳亞仙.無人機攝影測量系統在礦山地形測量中的應用優勢及實踐研究［J］.中華建設，2023（8）：127129.

作者簡介：吳慧敏，女，安徽蚌埠人，測繪工程師，本科，研究方向：測繪工程和航空攝影遙感。