无人机三维倾斜摄影技术在矿山监测中的应用

（河南省有色测绘有限公司，河南 安阳 450016）

矿山建设发展是推动社会经济发展的一项重要内容，随着矿山开采工作效率的不断提升，为矿山建设及生产的安全性提供了保障。但由于矿区的地形复杂，给相关的测绘、监测工作增加了难度，传统的测绘技术、监测手段存在工作效率低、数据精度不高等问题，而无人机三维倾斜摄影技术的应用，不仅提高了矿区影像的清晰度，还能保障获取数据的精准性，进而促进矿区的建设工作[1]。

1 无人机倾斜摄影概述

无人机是指具有自动驾驶能力的飞行器，一般是通过无线遥感设备进行控制，对规定区域进行信息采集并传回，由地面接收设备进行信息接收，通过对信息的分析、确认、筛选，最终达到收集所测区域的空间的、全方位的信息。倾斜摄影技术是通过一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像的，从而获得更加丰富、清晰的资料。该技术是国际测绘领域发展的一项新技术，其打破了传统的拍摄局限，由一飞行平台和多台传感器完成了影像采集的工作。倾斜摄影技术不仅可以真实地反映所测区域的地物、地貌，保障所测事物信息的精确度，而且能够在定位、建模等技术基础上构建三维城市模型，将给人们带来更加清晰、直观的影像。无人机倾斜摄影测量技术能够记录摄影瞬间所测区域地表任意角度的影像信息和三维坐标信息，具有高精度、高分辨率、高效的特点，能够反映所测区域的地形地物和周边环境的实际情况，在测量工作中具有不可替代的优势[2]。

2 无人机三维倾斜摄影技术在矿山监测中的应用分析

（1）工作流程。无人机倾斜摄影技术可以完成矿山地形的多角度拍摄，将地形的真实情况记录下来，并能够完整、清晰地显示信息。该技术通过大规模的高空拍摄，收集到矿山地质及纹理的数据信息，并以三维立体模型的方式展现出来。主要的工作包括以下几个方面：①前期的考察调研工作。为了保障测量数据的有效性，在进行无人机航拍前应进行一定的准备工作，即矿山的前期考察调研工作。通过该工作对矿山的具体情况进行了解，主要内容包括：确定矿山拍摄范围、确定并调整摄影影像的分辨率等。②确定拍摄航线。完成前期的调研工作后，应及时整理和研究获得的数据信息。通过一系列的整合工作，将所有信息进行数字化，结合无人机的控制软件，做好影像分辨率的调整，同时加入航拍高度画面的各种参数，从而规划和确定航拍的路线。③内外业的航拍与处理阶段。在航拍前，要做好飞行平台的搭建和各个传感器的调整工作，使得两者能够统一、有效地进行工作。在无人机倾斜技术拍摄的过程中，要做好矿山各种相关数据信息的记录工作，并统一的进行整理、分析。在完成矿山的无人机倾斜摄影工作后，应由专业人员借助一些系统软件，分析和处理所拍摄的信息，最终建立一个三维立体的模型图像。就无人机倾斜摄影技术而言，其不仅可以实现拍摄地现场信息的实时传送，还能对矿山的地理位置、有关数据进行准确的展示，从而保障矿山地形测绘信息的完整性、可靠性。④分析和评价测量结果。检查点的结果是否精准，影响着矿山地形测量结果的评定。因此，要严格检测矿山地形的检查点，检测项目的合格程度和完成程度。尤其是矿山地形拍摄画面是否存在明显的拼接痕迹方面进行详细检查，在一定程度上确保摄影资料的准确性。

（2）矿山开采区域实时监测。一般情况下，无人机三维倾斜摄影技术是在露天情况下实施监测矿山的开采情况。在实际的监测过程中，无人机三维倾斜摄影技术能够呈现高分辨率的图像和数据信息，真实反映矿山的开采情况。在获取的图像中，能够体现出矿山开采区域的地形地貌，通过该技术生成的三维立体模型能够还原矿山的情况，反映出开采进度及步骤，在一定程度上降低了矿山测量工作人员的工作任务和监测管理人员的工作量。

提高了相关工作人员的工作效率，保障了矿山的安全和经济效益，有利于矿山开采工作的顺利进行。

（3）应用成果分析。在矿山的开采监测工作中，无人机三维倾斜摄影技术的主要应用成果为：其一，获取了高分辨率的DOM数据，在这些数据的基础上建立三维倾斜立体数据，实现对整个矿山的实时监测，保障相关工作开展的安全性；其二，实现了倾斜立体模型的多方位测量，土方量的实际测量，体现了矿山监测的直观性、有效性、及时性；其三，真实反映了矿山工程开采情况，减少了人力、物力的消耗量，保障了矿山工程的进度以及其他辅助工程的高效开展，比如排水疏干工程、环境保护工程等。

3 无人机倾斜摄影测量技术的其他应用及实例分析

3.1 无人机倾斜摄影测量技术的其他应用

由于无人机倾斜测量技术及三维实景模型具有一定的优势，使其在测绘方面得到了广泛的应用。该技术的应用主要包括以下几个方面：一是城市规划方面，无人机倾斜测绘技术形成的城市三维实景模型能够实现城市景观、景区等方面的虚拟呈现，通过网络能够对城市整体进行浏览，为城市规划工作提供了一定的帮助；二是矿山监测方面，无人机倾斜摄影测量可以灵活快速地获取所测区域影像，完成地形图的生产、更新，可进行竣工测量等；三是电力规划方面，电力是我国经济发展的重要保障，通过无人机倾斜摄影测量技术能够快速实现线路走廊的三维环境建立，从而对电力线路带状区域的相关信息进行准确获取；四是该技术还为国土资源、公安、环保等各行各业提供基于三维虚拟现实的高精度三维地理信息服务。

3.2 无人机三维倾斜技术在矿山监测中的应用实例分析

待测区域为甘肃酒泉铁铜多金属矿区的一部分，利用无人机三维倾斜技术进行矿山监测，主要进行了以下几方面内容：确定拍摄范围、航线设计、控制点布设、影像数据处理。

航拍的相关参数为：飞行区域为10m2，飞行高度为航高500m，使用的相机为EOS 5D MarkII。

航线设计：根据Kappa角的变化对其进行航带划分，规划出的航线为，垂直摄影11条航线、倾斜角度摄影22条航线。控制点布设：根据航线的划分和矿区的实际情况，对其周围进行了控制点布设，大概布设了300个控制点。影像数据处理：该过程的流程为影像自动匹配→地面控制点量测→影像匹配加密提取DEM→DOM与全景图制作。通过无人机三维倾斜技术能够对矿山的情况进行实时的监测，监测矿区的地形、地质，对地质灾害防控和环境保护方面具有重要意义。

4 结语

总之，将无人机三维倾斜摄影技术应用到矿山监测中，能够保障矿区数据的可靠性、信息真实性等；实现矿山开采全过程、全方位的实时监控，保障了整个矿山工程的安全性。该技术的测量优势、三维模型优势等，使其应用到各个领域，进一步推动了该技术的发展。