基于无人机倾斜摄影的矿区地质测量技术探析

（辽宁省地理信息院，辽宁 沈阳 110034）

作为快速获取三维数据的方法之一，无人机倾斜摄影的特征在于将无人机和倾斜摄影的有关技术进行了巧妙结合，选择无人机作为对传感器进行搭载的平台，能够从多个角度完成影像的获取工作，解决传统航测仅能进行垂直拍摄的问题，同时获得建筑物立面和顶面的数据，为后续工作的开展奠定良好基础，另外，低成本，高效率同样是无人机倾斜摄影的优势所在。可以说，将其应用在对矿区地质进行的过程中具有十分重要的现实意义。

1 数据获取

图1 利用无人机倾斜摄影对矿区地质进行测量的流程

无人机倾斜摄影之所以能够成为现实，主要依托于越发完善的计算机技术及相应的视觉原理，总的来说，无人机倾斜摄影的优势，在于它能够在没有掌握相机姿态、检校和位置的条件下，将曝光时相机的位置、方位元素以及三维点云数据进行自动恢复，但是在实际应用时人们发现，如果想要在对矿区地质进行测量的过程中，将无人机倾斜摄影具有的作用进行充分发挥，需要将三维数据项当地实用坐标进行转换，换句话说，就是在无人机航飞前，在测量地区完成控制点的布设工作，再利用RTK对控制点的实用坐标加以采集[1]。

数据获取的具体步骤如下：首先，在谷歌地图上下载作为底图的影像，然后测区绘制，接下来输入飞行参数，最后产生航点数据，具体如图1所示。

在完成上述步骤后，工作人员就可以将规划后的航线，向无人机的飞控系统进行上传，通过航飞的方式完成数据获取的有关工作。

2 三维重建

在对数据进行预处理后，工作人员就可以通过SIFT算法完成影像特征点匹配的有关工作，基于RANSAC方法，进行定向模型粗差检测。

在对双模型间存在的重叠点加以处理时，较常使用的方法是前方交会计算，可以说对该法进行合理应用，不仅能够剔除粗差点，还能够确定连接点数量较多的影响，在进行相对定向的基础上，完成对定向线元素及旋转矩阵加以计算的工作，最后将二者相乘，将结果作为对定向正确性进行判断的依据，完成自由网的构建工作。另外，光束法空三测量的方法在利用无人机对矿区地质进行测量的过程中也是较常出现的，具体如下所示。

V=CΔ+KGΔG+KTΔT-LP1

Vd=IΔ-LdPd

VG=IΔG-LGPG

其中，Δ代表的是影像的外方位元素改正数；C代表的是Δ的系数矩阵；KG、KT代表的是控制点、连接点所对应改正数的系数矩阵；ΔG、ΔT代表的是控制点、连接点对应的坐标改正数；L代表的是像点观测和结果的差；I代表的是单位矩阵；Ld、LG代表的是虚拟观测向量；P1、Pd、PG代表的是像点观测方程，虚拟元素观测方程，控制条件方程的权阵[2]。合理应用该测量方法，能够得到不存在畸变且外方位元素精度较高的影像，为创建三维模型以及提取纹理的有关工作奠定良好基础。

3 真正射影像生成

以区块为基础衍生出的多视匹配法，能够通过对多基元且多视密集的影像进行匹配的方式，完成立体像对创建的工作。对影像数据进行处理，具体处理的步骤为：首先，检查无人机倾斜摄影得到的矿区地质影像资料的完整性与可靠性，按照前视、后视、左视、右视、下视等五镜头数据进行分类存放，并保证不同文件夹内的矿区地质影像数量一致。对各文件夹进行进一步检测，若出现多片或者少片的状况，则及时删除处理错误影像。最后，检查不同影像文件的拷贝时间是否出现跳跃值，确保影像数据的结构完整。根据规则格网对空间平面进行划分，将划分后平面视为影像生成的基础，综合物方面元、像方特征点、成像信息以及特征信息，对影像不固定匹配的有关策略进行运用，便能够高质量完成针对无人机所采集多视影像开展的密集匹配工作。在此基础上，结合实际需求对并行算法加以应用，获取与多视影像对应的同名点坐标及三维点云数据，再经由像控点建立起符合测量要求的坐标转换模型，在完成转换坐标、地理注册的工作后，便可以将三维点云向当地坐标进行转换，并生成相应的DSM，最后两个步骤分别是纹理映射以及真正摄纠，三维模型及真正射影像至此生成。

在完成上述工作后，CASS的数字化成图就成为了需要工作人员引起重视的部分，将光栅图像插入CASS软件之中，将真正射影像作为底图进行应用，在三维重建的辅助下，得出全要素的三维模型数据，并对其加以调绘，为矿区地质的矢量采集提供帮助。

4 结语

通过对上文所叙述的内容进行分析能够看出，作为确权、登记、发证的前提，矿区地质测量的重要性不言而喻，无人机倾斜摄影凭借低成本、高效率等诸多优势，成为了对地理数据进行快速获取的主要平台。实践结果表明，将无人机倾斜摄影的有关技术应用在矿区地质测量的过程中，不仅可以提高测量精度，还能够减少测量需要投入的人力、物力和财力，具有无法被替代的重要作用，目前，该法已经在我国农村地区得到了广泛的推广及应用。

[1]曲林,冯洋,支玲美,等.基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模研究[J].测绘与空间地理信息,2015(3):38-39.

[2]王果,蒋瑞波,肖海红,等.基于无人机倾斜摄影的露天矿边坡三维重建[J].中国矿业,2017,26(4):158-161.