无人机摄影测量在矿山地形测量中的应用吕红锁

无人机摄影测量在矿山地形测量中的应用吕红锁

吕红锁王树明

河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司河北唐山063000

摘要：现阶段，随着我国社会的不断发展，科技的不断进步，我国各个领域均得到了很好的发展。传统的矿山大比例尺地形图测绘主要采用全站仪、RTK等大地测量仪器进行，测量工期长，成图效率较低，成本较高。无人机倾斜摄影测量技术可以准确、迅速、高效的获取高分辨率影像信息，因此采用无人机航测矿山大比例尺地形图，工期较短，成本低，精度高，大幅缩短了外业工作量，提高了生产效率。

关键词：无人机摄影测量；矿山地形测量；应用

引言

随着我国经济的高速发展和逐步转型，在此过程中，利用先进的无人机航空摄影测量技术对当前的矿山环境进行全面了解是相当必要的。就我国的矿山测量方面的技术而言，无人机航空摄影测量技术大大的降低了测量成本，提高了工作效率，保证了测量数据的真实、可信，是当前社会环境中十分重要的测量技术之一。为此，本文将以无人机航空摄影测量技术在矿山测量方面的应用为主要研究对象，客观阐述其在矿山测量方面的应用及重要性。

1无人机航空摄影测量技术现阶段的发展

随着摄影测量技术的不断发展，无人机航测技术优势独树一帜，低空飞行反应速度快、随时拍摄凸显性价比、不惧地形和气候复杂、高精度快速建模能力强等，使其在众多领域中崭露头角。大疆、小米、哈博森、司马、UDrone、科卫泰、昊翔、派诺特等一众数字航拍仪在其自身的发展上获得了长足进步，自身质量提升的同时也在尺寸方面不断精细优化。高精度高分辨率航拍数据满足了需求者要求清晰度高、真实性强的愿望。无人机在矿山测量工作中表现出来无可比拟的优势主要体现在对不同地质环境和地形地貌变化频率高的适应性，在进行突发状况的处理中可以及时进行自动化分析工作，减少了在原本人为控制工作中的弊端，达到了远程操作的效果。

2无人机航空摄影测量技术的使用优势

作为现代化的新型测量技术，无人机航空摄影测量技术得到了较大的应用前景。客观的对其进行使用优势总结为：①劳动强度低。在矿山工程的传统测量过程中，需要将测量设备全部转移至测量现场，如全站仪，大大地增加了测量人员的工作负担，加大了工作强度，同时亦浪费了测量人员的人力和精力。②测量效率高。利用现代化的无人机航空摄影测量技术，极大程度的减少了不必要的工程消耗，减少了人力资源的使用，大大的提高了测量工作的整体效率。③成本低。在使用无人机航空摄影测量技术的过程中，其减少了大型设备、人力资源等的消耗，降低了人力成本、物资成本。④机动灵活。无人机是一种小型设备，便于工程测量中的携带，在测量时不易受到客观环境因素的影响，其设备自身亦具备机动灵活的客观属性。⑤精度高。无人机航空摄影测量技术是以计算机技术、遥感技术、扫描技术及定位技术等多方面技术的有机统一体，在实际的测量中具有高分辨率、高精准定位、高摄影摄像等多种功能，在计算机技术的协同处理中，基本实现了矿山地质、地形、地貌等的真实投影。⑥安全性能高。该技术无需真人对其进行驾驶操作，只需远程进行遥控，或按规划路线航行。

3无人机航空摄影测量技术在矿山地形测量中的应用

3.1无人机航空摄影测量

全面综合考究矿区的具体情况、摄影面积、周边环境及气候条件等客观因素，在本项目中则采用华测P700E型的无人机，其中，续航时间基本达到2.5h，巡航速度约90Km/h，最大的有效荷载为5kg，搭载3500万像素相机，镜头焦距为35mm，航线为矿区设计规划航线。在实际的拍摄过程中，以5cm的地面分辨率，航片倾角不大于5°，偏角不大于15°为基本要求。在航拍结束后获得的影像效果良好，清晰、饱满、均匀，可提供真实、有效、全面的数据参考。

3.2空中三角测量

空中三角测量是根据少量野外实测的地面控制点，在室内确定全部影像的外方位元素，加密后续测图等工作所需要的内业控制点，求得内业控制点的平面和高程坐标的测量方法。加密点就是所解求的内业控制点。它是摄影测量的一个重要环节，通过空中三角测量可以节省大量野外控制测量工作，提高工作效益。目前。全数字摄影测量阶段，空三过程完全由计算机和数字影像立体观测系统加上人工干预完成，是全数字形式的定向元素和定向坐标。加密点的量测采用快速匹配算法自动完成，大大节省作业时间。

3.3像控点测量

像控点布点、量测精度，决定大比例尺矿山测量制图精度。像控点测量采用连续运行参考站系统CORS结合RTK进行相控点数据采集，利用参考站数据进行解算，利用高精度、性能好的GPS设备，锁定卫星的能力比性能差的要强，接收有效卫星信号的定位精度更高，使得后续坐标参数转换工作更加精确。其次，通过CORS站基准站同步数据解算，获得更高精度的像控点成果，满足影像后续数据解算工作。

3.4数据采集以及内业成图

地物、地貌要素的采集按编码分层进行采集，地物与地貌要素应先依据外业调绘片进行采集，原则上是外业定性、内业定位。地物与地貌的采集，严格按实际立体采集。地物采集注意处理地物间的相互关系（如：道路和桥等地物关系），重点做好公路、铁路及其附属设施的采集。地貌采集要注意微型地貌的表示。数据采集检验与验收后就可以进行内业成图，主要是对采集好的地形图按照图式要求进行图面整饰和美化工作，具体包括添加坐标格网、线形解释、符号填充、各种名称及属性注记、对上工序差、错、漏的检查等，另外可做地物地貌的三维信息提取即数字地面模型（DEM）。

3.5空三加密

无人机搭载非测量型摄像机，需要通过三次加密保证原始图像质量得到提升和校正，自由网平差、约束平差和区域网联合平差。在自由网平差工作中，选取粗差和精匹配进行精度分析，同名像点误差小于半像素值。联合平差，导入外业像控点数据、外方位元素整体平差，高精度的外业控制点使模型平差后的平面和高程误差均能满足精度要求。

3.6DlG、DOM生成制作

根据空三加密成果建立矿区立体模型，利用像素工厂PixelFactory内业绘制数字线划图，目视解译判读矿山地物地貌类别属性，对内业无法判读绘制的部分进行外业调绘和补测，保证数据精度，结合外业调绘成果详编，最后利用南方Cass软件分层加编Cass码，分幅整饰，数据成果检查入库。利用数字微分纠正法结合高精度Dem制作数字正射影像图，重点进行色彩调整和镶嵌拼接线处理，拼接线调整尽量沿着道路和地面实体边缘或暗色地带，通过选取合适的拼接线消除投影差引起的影像错位及色彩不均，从而获得高质量的正射影像。

结束语

在对矿山工程进行实地测量中，无人机航空摄影测量技术体现了极大的测量优势和技术特点，是当前社会发展中必不可少的测量技术之一。在与多项技术进行完成高效结合后，遥感技术、影像处理技术及摄像技术等都得到了一定程度的改进与提升，反向亦推动了无人机航空摄影测量技术的发展与应用。

参考文献：

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