无人机航空摄影测量技术在矿山测量中的应用

洪志佳

大连市城乡规划测绘地理信息事务服务中心 辽宁 大连 116011

1 无人机航空摄影测量技术现阶段的发展

随着摄影测量技术的不断发展，无人机航测技术优势独树一帜，低空飞行反应速度快、随时拍摄凸显性价比、不惧地形和气候复杂、高精度快速建模能力强等，使其在众多领域中崭露头角。大疆、小米、哈博森、司马、UDrone、科卫泰、昊翔、派诺特等一众数字航拍仪在其自身的发展上获得了长足进步，自身质量提升的同时也在尺寸方面不断精细优化。高精度高分辨率航拍数据满足了需求者要求清晰度高、真实性强的愿望。无人机在矿山测量工作中表现出来无可比拟的优势主要体现在对不同地质环境和地形地貌变化频率高的适应性，在进行突发状况的处理中可以及时进行自动化分析工作，减少了在原本人为控制工作中的弊端，达到了远程操作的效果。

2 无人机航空摄影测量技术的使用优势

无人机航空摄影测量技术具有着传统测量技术不可比拟的优势。第一，无人机航空摄影测量技术降低了外业作业人员劳动强度，对复杂地形更具灵活性。同时减少了一系列的测量设备的使用，减少了设备运输、操作方面的投入，人力物力成本得到了控制。第二，无人机航空摄影测量技术的测量工作效率较之传统的设备测量技术进行了完善，在利用其进行拍摄和数据分析采集中精确度提升，更为真实的进行了矿山情况的还原。第三，无人机航空摄影测量技术减少了系列测量设备的使用，减少了设备运输、人工作业方面的投入，人力物力成本得到了有效控制。

3 矿山测量实施无人机航测技术及应用

在某矿山工程中, 为满足测量需求, 需采用现代化无人机航空摄影测量技术对其进行全矿区数据信息采集, 并以1:2000的比例尺进行地质图绘制。该矿山工程位于某省西部地段, 海拔约2300米, 地形为山地, 但地势基本平坦, 无大型障碍物, 基本适用无人机航空摄影测量技术对其进行全景拍摄。

3.1 无人机航空摄影测量

全面综合考究矿区的具体情况、摄影面积、周边环境及气候条件等客观因素, 在本项目中则采用华测P700E型的无人机, 其中, 续航时间基本达到2.5h, 巡航速度约90Km/h, 最大的有效荷载为5kg, 搭载3500万像素相机, 镜头焦距为35mm, 航线为矿区设计规划航线。

在实际的拍摄过程中, 以5cm的地面分辨率, 航片倾角不大于5°,偏角不大于15°为基本要求。在航拍结束后获得的影像效果良好, 清晰、饱满、均匀, 可提供真实、有效、全面的数据参考。

3.2 全数字空中三角测量

在实际的空中三角测量过程中, 航拍数据的真实性、客观性、有效性等是影像成本的必备条件。为此, 拍摄设备必须是当前市场中具备自动化、专业化、高精度、高速度的影像拍摄及处理系统,如Pix4D软件。其可以在无人工干预的前提下实现千万张影像的快速处理, 制作成专业、精确的二维地图和三维模型。同时亦能完成原始影像的自动校准, 提高摄影影响的精确度与精准度。

3.3 像控点测量

像控点布点、量测精度，决定大比例尺矿山测量制图精度。像控点测量采用连续运行参考站系统CORS结合RTK进行相控点数据采集，利用参考站数据进行解算，利用高精度、性能好的GPS设备，锁定卫星的能力比性能差的要强，接收有效卫星信号的定位精度更高，使得后续坐标参数转换工作更加精确。其次，通过CORS站基准站同步数据解算，获得更高精度的像控点成果，满足影像后续数据解算工作。

3.4 无人机航空摄影

华测P700E型无人机测制1:1000比例尺地形图，根据实际地形图和矿山测量情况进行比例尺和精度调整，在满足成图精度的前提下使地形条件、地质条件的显示更为精细。在大比例尺的测量精细作业中，充分考虑地形条件、测绘方法、航空影像性能间的关系，发挥相机最高性能使得所摄数字图像更加稳定、清晰，便于后期分析处理。

3.5 空三加密

无人机搭载非测量型摄像机，需要通过三次加密保证原始图像质量得到提升和校正，自由网平差、约束平差和区域网联合平差。在自由网平差工作中，选取粗差和精匹配进行精度分析，同名像点误差小于半像素值。联合平差，导入外业像控点数据、外方位元素整体平差，高精度的外业控制点使模型平差后的平面和高程误差均能满足精度要求。

3.6 DlG、DOM生成制作

根据空三加密成果建立矿区立体模型，利用像素工厂PixelFactory内业绘制数字线划图,目视解译判读矿山地物地貌类别属性，对内业无法判读绘制的部分进行外业调绘和补测，保证数据精度，结合外业调绘成果详编，最后利用南方Cass软件分层加编Cass码，分幅整饰，数据成果检查入库。利用数字微分纠正法结合高精度Dem制作数字正射影像图，重点进行色彩调整和镶嵌拼接线处理，拼接线调整尽量沿着道路和地面实体边缘或暗色地带，通过选取合适的拼接线消除投影差引起的影像错位及色彩不均,从而获得高质量的正射影像。

4、结论

无人机航测技术优势明显，在矿山测量工作中的广泛应用使得矿山地物地貌测量更加快速、高效，高精度、高分辨率无人机航拍图像的传递有助于在矿山测量工作中获取更为精准的数字成果，但由于矿山对后期地形分析、矿物开采、地质灾害分析等工作提供了有力的辅助决策依据，促进了行业的发展。