无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的实际运用分析

侯怀敏

（江西赣南地质工程院，江西 赣州 341000）

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。

1 无人机倾斜摄影技术

所谓的无人机倾斜摄影技术，其实就是通过在无人机平台上实现多个航摄相机搭载，然后按照固定航线从垂直、前、后、左、右等不同倾斜角度完成测区影像采集的测量技术。采用该技术，能够使地面物体情况得到准确反映，并且实现物体纹理信息的高精度获取。配合采用先进定位、融合、建模等技术，能够实现真实三维模型的生成。按照技术应用流程，需要通过拍摄航片、pos信息和传感器参数完成影像数据采集，实现外业像片控制测量。在此基础上，需要进行内业数据处理，加强控制点影像关联，通过空三运算实现成果输出，最终完成三维实景模型和DEM模型的建立[1]。因此应用倾斜摄影技术，能够满足测绘区域的测量要求。

2 无人机倾斜摄影测量用于解决矿山测绘问题

在矿山开采规划设计、矿山施工质量监管、矿山竣工测量等各项测绘工作中，受矿山地形复杂、常规摄影存在局限性等多种因素的影响，采取传统测量手段难以完成矿山数据的全面采集。与此同时，测量工作开展需要耗费较长周期，数据资料保存和处理误差较大，造成测绘工作效率不高，测绘结果精度低，在矿山大比例尺地形图绘制等方面无法达到理想效果。应用无人机倾斜摄影技术进行矿山测量，能够凭借倾斜摄影的功能性和适用性，突破常规摄影的局限性。通过无人机的智能操作，可以快速完成矿山全景勘查，然后从多个角度与进行资料的收集，得到成果影像，完成矿山物细节数据的量绘。经过批量提取和贴纹理处理，能够提高测绘效率，使矿山三维建模成本得到降低，保证各点位拥有空间坐标，能够使矿山地形地貌特征及细节得到直观展示。

3 无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的实际运用

3.1 测区概况

某矿山属于露天矿，采用高台阶开采，拥有较高边坡，数十米不等，走向长在几百米到几公里之间，拥有复杂地形变化，难以采用常规方法开展矿山测绘作业。出于对测绘人员人身安全问题的考虑，同时为保证坡度较大区域的测绘数据能够正常采集，计划采用无人机倾斜摄影技术进行矿山测量，实现矿区大比例尺测绘，满足矿区规划设计要求。

3.2 飞行方案制定

结合技术实际运用要求，需要根据测区情况和工程精度完成无人机飞行方案的科学制定。具体来讲，就是要根据测区面积和地形复杂程度完成摄区划分，然后进行航线、航高、航向重叠等飞行参数设定，完成像控点合理布设。结合规范要求，需要对基准面高程进行确认。按照公式H=f×GSD/a，可以完成测绘精度条件下的航高H计算。式中，f指的是摄影镜头焦距，GSD指的是影像地面分辨率，数值较小说明精度较高，a则为像元尺寸大小，焦距与像元迟迟均由摄像机规格决定[2]。选取的航摄系统为HM2200，摄影机为南方测绘倾斜数字航空摄像机，需要完成配套卫星定位系统等系统的配置，以确定各项飞行参数大小。根据飞行时间，可以对航线长度方向等参数进行模拟。采用航线规划软件，能够完成航线模拟，综合考虑航线与航高比、摄区长宽比进行航线布设。由于摄区面积较大，需要划分成多个小区域，分航次完成数据采集，像控点的架设需保证测区在控制区内，通过适当加密保证数据采集精度。

3.3 测量数据采集

在测量数据采集上，还要使无人机按照飞行方案完成测区影像数据采集。

测区面积7km2，共用8个架次进行数据采集，单个批次应按航向重叠80%，旁向重叠60%。而摄影相对航高200m，基线长2000m，能够在定焦模式下开展测量工作。为获得矿区三维实景模型，得到分辨率为1:1000的正摄影像图，需实施3d外业采集。在完成测区像片数据采集后，需要利用像控点测量方式进行点位信息获取，用于后期运算，确保模型拥有实际地理坐标。根据像控点布设准则，需要完成14个像控点布设，采用GDCORS-RTK进行数据采集，提高测点精度。按照图根点测量要求，点位误差应达到±0.03m标准，高程中误差为±0.05m。针对各像控点，需要完成两次独立观测，并取平均值作为测量成果坐标，最终获得了14个图根点。针对RTK图根点，需要完成精度检测。从结果来看，实测精度可以达到预设精度指标，点位中误差和高程中误差分别为±0.01m和±0.03m。

3.4 测绘数据处理

针对得到的数据，需要采用Context Capture软件进行处理，利用多视图多维重建技术完成任意照片处理。应用软件，可以导入具有一定重叠率的数码影像，然后自动生成高质量正射影像，并完成高分辨真彩色三维建模，得到的模型能够达到毫米级精度。完成像片导入后，需要利用网络计算机对数据处理时间进行缩短。具体来讲，就是要在多台计算机上进行多个引擎运行，然后在一个作业队列中关联，快速运算得到实景模型。实际在矿山测绘中，共完成11341张航片采集，将照片与pos数据一同导入，可以根据照片自带位置信息和参数信息进行分组排列。由软件自动进行空三加密，为航片添加3个以上地面像控点坐标，可以使得到的模型坐标系统与工程地理坐标系保持一致。经过运算，可以完成航片大量特征点自动提取，然后针对同名点进行匹配，能够完成图片空间位置和姿态角计算，对图片间的关系进行确认。由于采集的数据来自多个架次，可能出现空三加密点片层偏移变形等问题，还要将解算出的航片位置和姿态信息记录下来，新建任务块进行航片加载，输入分开运算得到的位置和姿态信息进行融合，最终反算得到地面地形加密点数据。得到不规则三角网TIN和无纹理信息的三维模型后，可以从航片中选取高像素纹理着色，输出逼真的三维模型。

采用常规方法进行精度检验，将未加入像片的像控点坐标值当成是真实数据，然后利用模型获得监测值，对二者差值进行计算，可以得到测量数据高程中误差为0.01m，平面坐标中误差为±0.08m，因此能够满足测量要求。

4 结论

综上所述，无人机倾斜摄影测量具有较广的数据采集范围，并且测量精度较高，在矿山规划、勘测等多项测绘工作中都能发挥作用。在实际应用该技术进行矿山测绘时，还应结合矿区实际情况完成合理飞行方案的制定，做好像控点的布设，完成数据全面采集，保证数据处理效果，继而使测量工作开展能够满足矿山测绘需求。