旋翼无人机航测在矿山测量中的应用

赵少锋

（华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050024）

1 旋翼无人机航测技术概述

随着无人机技术的不断发展，将无人机航测技术应用在矿山测量过程中能够有效地提高矿山测量的效率和测量质量。在无人机航测技术发展过程中，固定翼无人机航测技术已经比较成熟。但是在单个矿区测绘工作中，使用旋翼无人机能够更好的节省测量成本，提高测绘效率，旋翼无人机可以搭载实时位置以及姿态测量设备，同时配合惯导技术，能够对每一秒无人机所在的空间位置和测量设备的姿态情况进行精确的计算，从而保证每一幅测量图的精确定位和计算。同时旋翼无人机具有较好的抗干扰性，能够抵抗六级强风和暴雨天气等，其爬上速补能达到7.5m/s左右，飞行速度可以达到15m/s。使用搭载的摄像设备能够进行悬停拍摄，并且可以根据设定的航测路线完成自动行航摄，并且在旋翼无人机测量范围五公里内，能够有效地是实现拍摄数据传输，保证数据传输的及时性和有效性。因此，将旋翼无人机航测技术应用在矿山测量中能够更好的满足现代矿山测量的需求，提高矿山测量工作效率[1]。

2 矿山测量工作概述

矿山测量指的是矿山开采的各个阶段所需要测量的所有工作。但是一般对矿山测量工作进行研究时，主要指的是地面上的矿区地形图测绘工作、矿山界线测量以及放样工作、矿山地图测绘工作等。一般情况下，因为矿区都处于山区地带，而山区的地形地貌都比较复杂，例如树木，森林，沟壑以及坑洞等自然条件都会提高矿山测量工作的难度。并且因为森林、沟壑以及坑洞的影响，可能会导致测量工作的可达性和通视性不足。为了解决矿山测量工作中的通视性和可达性问题，测绘人员需要冒着受伤甚至生命危险到达界桩点，才能保证测量工作能够顺利进行。因此，传统的矿山测量工作量十分大，测绘成本也比较高。而随着现代矿山测量的需求，测量工作内容有了更大变化。传统的测绘工作已经不能够满足现代矿山测量需求，因此，应用全站仪、GPSRTK技术提高测绘工作效率和质量成为当前矿山测量的主要发展趋势。

3 旋翼无人机航测在矿山测量中的应用

3.1 对无人机航线进行设计

在使用旋翼无人机进行航测量工作时，要以矿山测量区域内的地图影像为主要参考依据，这样才能确保航测工作能够顺利完成。第一，必须提前设置好测量区域的坐标，无人机飞行的航线和方向等信息，才能保证旋翼无人机在进行航行测量时能够与旁向相互重叠。第二，在无人机航测过程中，要对矿区内的测绘区域进行有效选择。一般会使用纵向方向交叉布置的方式选择矿区内的测绘区域。第三，在设置无人机航线和飞行方向时，必须保证设置参数的准确性和及时性，一定要根据测量需求提前设置，保证无人机可以根据提前设置好的航线和方向完成自动航测工作。与此同时，对无人机进行航测时的的电量情况要进行时刻关注，如果无人机在航测过程中出现问题，要及时更换电池或者采取其他措施解决问题，才能够确保航测工作的顺利性[2]。

3.2 重视对地面控制工作的管理

将旋翼无人机应用在矿山测量工作中，必须重视地面控制工作质量，工作人员必须根据无人机航测标准和规定，结合测量区域内的具体情况，对控点进行有效布设。在此基础上，才能够进行下一步的现场测定工作。在对控点进行布设的过程中，测量人员必须充分考虑矿山测量区域的具体情况，要对矿山测量区域的地形特点进全面分析，才能充分保证控点布设的准确性和合理性。只有这样才能在最大程度上确保旋翼无人机航测获取准确度比较高的数据信息。

3.3 对无人机航测加密结果精度以及采集精度评定与分析

在进行加密结果精度以及采集精度评定分析工作中，主要根据以下方面完成评定以及分析工作：第一，空中三角测量工作。将空中三角测量方法应用在无人机航测过程中，能够在一定程度上提高航测结果的准确性和科学性。因为使用无人机的数码影像测量一些较小面积的控制点时，只能或许比较少的信息量。但是在对矿山区域内获取的航测影像进行信息提取时，必须对外方位元素以及加密点的地面坐标进行计算。但是信息提取量比较少时，可能会导致计算结果存在比较大的误差。因此，要合理应用空中三角测量工作，要在专门的数据软件中对收集到的信息进行有效处理。对现代化的计算机网络技术的充分利用，可以进一步保证测量效果最佳化，保证测量结果的精准性。第二，严格控制测量结果分析精度。无人机在航测过程中，使用一些质量标准和计算方式对定向点进行计算。

同时，还要全面掌握计算结果的误差和最大误差值。在此基础上，根据对计算结果的对比分析，才能对连接点误差和最大误差值进行确定。同样，还要对计算结果整体进行分析和研究，在分析过程中要重视航测技术的应用范围，一般情况下，航测技术在小区域大比例等测绘工作中应用效果更好。

3.4 无人机航测在数字矿山测绘中的应用

现阶段，我国的矿山测量工作对数字技术的充分应用，以数字矿山为主的矿山测量建设工作成为主要发展趋势。在数字矿山建设过程中，主要是对一些现代化的测绘手段进行有效利用，能够保证对矿山整体情况有更加科学和准确的分析。这样可以在最大程度上确保建立数字化矿山模型更加精准和可靠。从而为矿山开采工作以及相关的施工管理工作提供科学合理的技术参考以及数据保证，并且能够在一定程度上提高矿山资源的综合利用效率。将无人机航测技术应用在数矿山测绘过程中，主要包括以下环节：第一，无人机航测的摄像控点布设以及数据采集工作。在旋翼无人航测工作进行的过程中，测量人员一定要根据测量工作的操作规范对控点进行设置。要确保布设无人机航测摄像的控制点的准确性和有效性，在此基础上，还要使用RTK差分定位方式获取摄像控点范围的立体数据，同时获取准确有效的平面数据。第二，摄像编辑工作、建模工作以及外业调绘工作。在无人机航测过程中，需要对相关的以上信息进行准确及时记录，将影像信息内导入内业立体测绘软件可以对影像进行自动匹配。然后对数据进行有效拼接后，可以建立出直观的三维立体模型。然后对预先布置好的控制点进行影像坐标数据设置，能够保证影像匹配的准确度。利用内业绘制软件对有效轮廓、边线、坐标等数据进行准确设定。这样可以在最短时间内完成数据信息匹配工作。第三，开展DOM数据制作。只有应用专业的航测软件，才能够在无人机航测过程中将航测相片进行影像纠正、融合、镶嵌、裁切，才能确保得到有效可靠的数字正射影像图。除此之外，还要准确调节色调和亮度，才能够在一定程度上保证影像清晰度，进一步确保获取数据的准确性[3]。第四，提取高程数据和勾绘地类地物，生成电子版地形图。第五，提交成果资料。包括技术报告，数字正射影像图（DOM），DWG格式的矿区地形图，像控点坐标等。

4 结语

综上所述，将旋翼无人机航测技术应用在矿山测量过程中具有独特的优势。特别是矿山测量工作规模相对较小时，使用旋翼无人机能够弥补传统测量过程中的不足，能够提高矿山测量的通视性和可达性要求。而当矿山测量工作规模比较大时，使用固定翼无人机可以对测量区域进行更加有效准确的测量，提高测量效率。尤其是随着高精度惯导系统以及激光设备轻型化在无人机航测技术中的应用，能够提高无人机航测手段的多样化，并且在很大程度上提高测绘工作的精度。这样能够极大的节省矿山测量过程中的人力劳动工作量，并且能够减少人为测量操作失误，导致数据精度不足问题。因此，要根据无人机航测技术的发展，其应用在测绘工作的各个领域能够提升测绘工作质量。