无人机航测在矿区地形测量中的应用与探讨

徐中华

（华东冶金地质勘查局物探队，安徽 芜湖 241000）

随着社会经济的快速发展，对测绘技术也提出了越来越高的要求。以往对小范围和矿区数字化地形图进行测绘的过程中经常采用全站仪结合GPS的全野外数字作业方式，此种方法不仅外业工作量较大，而且施工工期也较长，已经无法符合测绘工作对效率提出的要求。本文利用无人机航测系统，对安徽省矿区进行航空摄影测量，以期对华东地区矿山地质勘查与开发提供科学依据。

1 无人机航测技术简介

1.1 整体技术流程

无人机是为航空摄影而搭建的平台，主要是为了获取到分辨率较高的空间数据，基于在系统内部集成应用3S技术而形成一种随时观测以及处理空间数据的能力。通过运用无人机可以起飞较快的特征以及其携带的定位装置，获得清晰度较高、稳定性较强的原始数码影像、拍摄照片的空间地点和姿态信息，并且同相机畸变参数相结合，利用特殊的空三软件及时地落实好匹配、平差以及拼接等方面的工作，以此来生成清晰矿区地质图，如果需要使用DLG线来画图，应该添加立体测图环节，通过立体测图软件将带有符号的DLG直接加工出来，并且能够直接符合入库要求[1]。

1.2 矿用无人机工作流程

飞行计划：采用MAVinci Desktop 软件来规划飞行，结束后上传至无人机上面就可以正式飞行。第二，影像的拍摄：在飞行过程中，控制器软件能够保证无人机对飞行前所规划的飞行轨迹进行自主跟踪；机载相机对影像进行自动获取并且将其存储在无人机上。第三，无需地面控制点的航空测图：无人机在飞行期间，边拍摄照片，边实施RTK 测量，各张照片的位置信息均具备RTK 固定解的精度。基于对精密测量时间与高精度定位技术的整合，使无人机在空中就可以实现对地面的控制。

2 无人机航空摄影测量技术机制

2.1 无人机飞行控制系统

无人机飞行控制系统的组成部分主要包括机载与地面部分，而且机载飞行控制系统是由飞控、电台、RC 接收机、电池组、GPS和通讯天线以及空速管组成的。飞行控制系统能够同GPS、北斗以及GLONASS 等组合在一起进行导航，利用事先设置好的航拍携带数据，实施相同距离和定点拍摄。

2.2 地面站控制系统

地面站控制系统的组成部分有数据传输电台、软件以及便携式计算机。控制系统在控制软件的作用下将飞行器的飞行参数与定位信息实时显示出来，在获取飞行数据与坐标的过程 中，利用地面站软件来获取飞行轨迹与数据信息，以此达到无人机遥控导航盲飞的目的，无人机可以完成定高智能驾驶，可以提前将航迹输入进去，完成自动根据航线执飞任务，另外，也能够对航迹任务进行随时变换。

2.3 航线和像控点的设置

采取区域网的设置形式，设置在地面的首条航线与末条航线的基线数跨度应该小于8、轻微丘陵地带基线数小于12、丘陵地带相对集中的基线数小于16、航线中心点的基线数跨度小于15，同时根据隔航线布点来布设航线与航线间的点。全网的四角和不标准网端点需要布点，四角偶点为双点。如果难以选取网内像控点的目标，就可以将少数像控点改成高程点。采取GPS水准测量方式来拟定合成像控点的高程，分段拟合的过程中应该实施全方位检验。对像控点进行选刺时一定要选择影像明显的地物，往往选择交角较好的微小线状交点、清晰折角的顶点以及影像不大于0.2毫米的点状地物中心。采取九点法来布设区域网的点，如果处于不标准的地点或者是紧邻平高点间隔超过二十条基线时，就应该将一个平高点布设在中间位置。

2.4 空中三角测量

采取全数字加密法来测量空中三角，根据像片上量测的像点坐标，应用精准的数学模型，基于最小二乘法原理将一少部分地面控制点作为平差条件，采取光束法计算出测图的安全定向点，将1: 1000 地形图作为测量比例[2]。

3 应用实例

3.1 工程基本概况

2017年6月，本院受到他方委托负责安徽省某矿区地形图测绘工作，此测量区域处于丘陵地带，平均海拔高度大约一百五十米，适合进行航测[3]。此次测量任务的航空拍摄面积在三十五平方公里左右，航空拍摄的地面分辨率为十五厘米，将航摄、空三加密、DEM、DOM以及DLG的生产作为主要测绘工作。

3.2 重点技术参数和航摄参数的获取

航空拍摄以1:2000为比例，对应的航高不能超过三百七十米，旁向与航向重叠度应该分别达到65%与85%，分辨率是0.1m，完成整个航摄需要用时四十分钟，957张像片，航摄面积是3.3平方千米。

3.3 数据处理

Agisoft Photo Scan 是由Agisoft公司开发的3D扫描软件，只进行导入就能够使软件形成较高重叠率的数码影像，从而显示出高清的正射影像[4]。利用Agisoft Photoscan软件来处理影像数据，数据处理流程如下：构建项目文件、影像文件的添加、影像配准、点云的形成、三角网的构建、分辨率较高的DOM的生成和精准的DEM，生产过程就是计算机进行自动处理。将DOM和DEM等数据传输到航天远景中，实施矢量化以及生成等高线，对其进行编绘生成DLG。应用主流配置计算机，一共用时十个小时。

4 结语

综上所述，无人机航测技术是一种先进的获取遥感数据的方式，其具有的优点是传统测量手段不可比拟的，据实践研究表明，此项技术在精度方面已经基本达到了测量标准。另外，随着无人机航测技术的快速发展，利用航空摄影测量技术测绘矿区地形图的成本与采用传统方法所需的成本几乎接近，由此可见，无人机航测技术在矿山地质勘探中会得到广泛应用。

[1]林朝臣.探讨水文地质问题在岩土工程中的危害性[J].云南化工,2017,44(11):86-87.

[2]朱敏,孙健,陈焦.地质勘察中水文地质问题分析和水文地质灾害预防[J].科技风,2017(24):126.

[3]张曦文.水文地质问题在岩土工程中的危害性[J].城市建设理论研究(电子版),2017(34):123.

[4]周忠清.地下水对岩土工程勘察的影响及处理方法[J].资源信息与工程,2016,31(02):67-69.