无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用

无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用

卢彤

单位：忻州市水利勘测设计院卢彤，邮编： 034000

摘要：在矿山资源开采和利用上，需要将矿山测绘数据当成是依据，保证矿山得到科学建设。在传统的矿山测绘工作中，采用的测量技术成图速度较慢，测绘精度难以达到要求。伴随着高新智能技术的发展，无人机倾斜摄影技术开始在测绘工作中得到运用，能够提供全面影像数据资料，推动矿山测绘工作的高效开展。本文将对无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用进行探讨，以供参考。

关键词：无人机倾斜摄影测量；矿山测绘；应用研究

引言

矿山建设离不开大比例尺矿山地形图的测量工作，矿山测绘伴随着矿产资源勘查、开采以及矿山恢复治理等整个过程中。因此，如何提高矿山测绘效率和提高矿山测绘质量成为限制矿山企业发展的一个环节之一[1]。随着现代化矿山建设需求，传统的矿山测绘技术在测绘周期、精度等方面无法满足现代矿山测绘周期短、精度高的基本要求，因此矿山测绘中逐渐引入了更多的现代化测绘技术，如无人机倾斜摄影测量技术等，并取得了良好的应用效果。

1无人机倾斜摄影测量技术概况及优势

1.1无人机倾斜摄影测量技术基本原理

无人机航空摄影技术包括倾斜摄影测量技术和垂直航空摄影测量技术，前者有效的弥补了垂直摄影测量技术无法获取测绘区域侧面信息的缺陷，实现了多角度获取地面地物信息的目的，即无人机倾斜摄影测量技术实现了地物三维信息的获取，这为矿山测量由二维向三维发展奠定了基础。无人机倾斜摄影测量技术是以无人机平台为基础，搭载多台无棱镜对测绘区域以不同角度进行航空拍摄[2]。无棱镜镜头角度要根据不同测绘区域地形地貌变化特征、无人机设计行高等调整曝光周期等。

1.2无人机倾斜摄影测量技术的优势

无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中具有明显的优势，主要表现在：①倾斜摄影测量技术实现了多方位、多角度实时动态拍摄的技术目的，实现了测绘区域三维地形信息等的获取，为三维矿山建设奠定了基础；②航空影像数据分辨率高，倾斜测量采用多个五棱镜头，实现了全方位、多角度的航空影像，分辨率更高；③倾斜摄影测量技术实现了多角度、多方位拍摄目的，有效的避免了高大建筑物、树木等遮挡，使得航空影像减少了测量“空白区”。④成本较低。在使用无人机航测技术的过程中，不需要过多的人力去进行设置操作，一个人就能进行生产作业，加上无人机的操作方式是全自动化，其可以在空中自主的完成航测工作，并可以将航测数据进行实时传输，因此，该技术在操作过程中较为简便，所产生的运营成本也相对较低，可以节省大量人力物力，在最短的时间内完成测绘工作。

2无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用

2.1无人机倾斜摄影测量准备工作

本文以某矿山的大比例尺地形测量为例，讲述无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用。本次选用的无人机型号为HARWAR-YT无人机，配套安装相应GPS定位系统、飞行管理系统，选用哈瓦倾斜数字航空摄影相机搭载。无人机倾斜摄影测量技术对无人机飞行条件的要求较高，在使用该技术时应注意以下几点内容：①不同的天气气候对无人机倾斜摄影质量影响较大，因此需根据测绘区域的气候变化选择合适的季节飞行，一般选择在每年的五六月份进行，该阶段气候一般吻合、少雨，普遍适用无人机飞行；②在确定大致飞行时段内要选择具体的气候变化，如选择天气晴朗、无风或者微风天气等，即需要根据测绘区域的气候制定相应的飞行时段，一般选择上午10点至下午2点之间[2]；③重叠度设计问题，根据测绘区域地形地貌变化特征制定相应的旁向重叠度、航向重叠度等参数；一般旁向重叠方向以平行于测绘区域边界的首末航线敷设，并位于测绘区域边界外侧，而航线重叠方向按照超出测绘区域边界设计基线长2倍进行。

2.2空中三角加密测量

无人机倾斜摄影测量通过其他摄影相机获得了不同角度和方位的影像数据，与垂直摄影技术所获影像数据相比，前者的地物信息更加全面，但是多角度、多方位影像数据为数据的计算带来了困难，也意味着倾斜摄影测量所获影像数据在计算过程中不仅需要考虑垂直方向上的计算，还需进行多视角、多方位方向上的计算问题，而传统的计算方式无法同时满足上述两种情况的计算需求。此时，需要将航拍过程中自动存储的POS数据进行解算，生产出多视角联合空中三角加密测量，对影像资料进行优化处理，进而为生产矿山地形图奠定基础。

2.3匹配生成密集点云

在对影像数据进行多视角联合空中三角加密测量的基础上进一步生产出测绘区域密集点云数据，对密集点云数据进行点云数据提取、合并、优化等处理，经过POS数据所包含的外方位元素，以特征匹配等方式生产出高密度的DSM数据等，为建设矿山三维地形奠定基础。

2.4数据采集与三维建模

大比例尺矿山地形图的三维建模是实现数据采集的基础，在经过影像数据处理软件的几何校正、平差处理、多视角匹配等操作的基础上，进一步获取测绘区域的三维倾斜模型。在此基础上采用倾斜摄影配套的数据处理软件获得测绘区域地物、地形信息，即数据的采集。数据的采集主要包含三个方面的内容：一是地物要素的人工采集过程，即通过手动的方式采集测绘区域像控点信息，提取建筑物轮廓等；二是自动获取三维地形信息，主要指的是等高线、高程点信息的自动化提取，仅需要后期人工整饰处理即可[4]；三是遮挡等问题的处理过程，以摄影影像数据为基础，结合全站仪水平测量等对遮挡区域进行补充测量，弥补测量“空白”等问题。此外，在数据采集过程中要根据输出地形图比例尺大小等确定等高距、高程注记点的疏密等，以图形表达美观、符合规范要求为基本原则。

3无人机倾斜摄影测量技术未来展望

本文通过研究基于无人机倾斜摄影测量技术下的城镇低效土地再开发调查研究，该技术能够针对研究区域的相关影像数据资料进行快速精准获取，并且对包含调查区域内的地物详细信息进行构建三维模型，最终土地利用现状情况均能够得到清晰和直观的反应，为城镇低效用地的认定、划定和后续分析提供了详细的基础资料。这一项目主要以昌江黎族自治县的城镇低效用地具体情况为研究区域，运用了无人机平台搭载倾斜摄影相机进行遥感倾斜摄影采集法、三维建模自动化处理软件、三维建模技术，针对调查地区的具体低效用地情况高效直观的综合展示，也为开发该区域提供了科学依据。随着技术研究的逐步深入运用了遥感技术、无人机技术、多镜头摄影技术、GPS差分定位技术等，达到了智能化、自动化和专业化获取包含土地以及地上建筑物、构筑物等附着物等情况相关信息的需求。

结束语

综上所述，无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中具有明显的应用优势，不仅能够在较短的时间内获得大比例尺地形图，而且测绘精度更高，测绘成本明显降低。通过实践表明，无人机倾斜摄影技术可获得平面X测量精度为4.01mm，平面Y测量精度为3.84mm，高程Z的测量精度为3.93mm，反映出该技术在矿山测绘中具有良好的应用效果

参考文献

[1]刘威,裴志,张雷.无人机遥感技术在矿区测绘中的应用[J].世界有色金属,2019(16):23+25.

[2]陈芳香.无人机航测在桐城某矿山测绘中的运用[J].世界有色金属,2019(14):16-17.

[3]王超.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用[J].世界有色金属,2019(11):252-253.

[4]申慧峰,陈源.无人机航测在矿山测绘中的运用策略探析[J].中国金属通报,2019(06):34-35.

[5]朱海斌,王妍,李亚梅.基于无人机的露天矿区测绘研究[J].煤炭工程,2018,50(10):162-166.