无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用

吴少燕，邹思萌

（江西省煤田地质局测绘大队，江西 南昌 330000）

无人机航测技术包含垂直摄影技术和倾斜摄影技术两个方面，后者有效的改善了垂直摄影无法获得更多方位信息的弊端，逐步实现了多角度获取测绘区域信息的目的，显著的提高了测绘精度[1]。与传统的测绘技术相比，无人机倾斜摄影技术具有精度高、周期短的优势，因此逐渐应用于各行业中。鉴于此，本文以无人机倾斜摄影技术为例，简要的讲述其在矿山测绘中的应用。

1 无人机倾斜摄影技术基本原理

图1 倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用流程图

与无人机垂直航空摄影测量技术相比，无人机倾斜摄影技术实现了多角度拍摄测绘区域的目的，能够更加全面的获取测绘区域航拍影像数据资料，逐步实现了地面三维信息的获取，促进了矿山测绘由二维向三维的转变。由于无人机倾斜摄影测量技术获取了测绘区域侧面的信息，有效降低了测绘盲区出现概率，提高了测量精度[2]。无人机倾斜摄影测量以无人机为平台，搭载了多台无棱镜实现多方位拍摄工作，这是由于无棱镜可以根据测绘区域地形地貌特征等调整曝光周期等。无人机清晰摄影技术在矿山测绘中的应用较为广泛，逐渐形成了一套完整的技术流程，详见图1。

2 无人机倾斜摄影技术优势分析

与无人机垂直摄影技术以及其他测绘技术相比，无人机倾斜摄影技术具有明显的优势，主要体现在：①无人机倾斜摄影技术实现了多角度、多方位实时动态拍摄的目的，促进了矿山测绘由二维向三维转变，为实现智能化矿山奠定了基础；②具有分辨率高的优势，无人机倾斜摄影技术采用了多个无棱镜头，实现了多角度、多方位拍摄的目的，有效的弥补了垂直摄影仅能获取垂直影像的弊端，提高了影像资料的分辨率和精度；③降低了测绘盲区的出现概率，垂直摄影技术受地形地貌以及垂直摄影影像，在测绘过程中往往出现较多测绘盲区，而无人机倾斜摄影技术有效的改善了上述弊端；④具有经济优势，无人机倾斜摄影技术能够在较短的时间内获取较大面积的影像资料，减少了的大量测绘人员外业工作量，缩短了测绘周期，降低了测绘成本，具有较高的经济意义。

3 无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用

设备仪器及数据采集:本文所使用的无人机型号为HO1300无人机，摄像机采用南方测绘生产的数字航空摄影相机，搭载其他辅助系统。根据测绘区域地形地貌变化特征，将本次测绘区域划分为两个飞行子区，拍摄时间为7月至8月，设计飞行高度，子区1为350m，子区2为300m，旁向重叠度均为60%，航向重叠度均为70%。本次摄影采用倾斜摄影方式，即无人机飞机搭载了垂直方向以及其他4个倾斜角度的摄像机。为了提高了摄影数据精度能够满足矿山测绘要求，本次设置地面像控点密度为3个每平方公里。在完成飞行计划编制后，根据设计要求进行测绘区域的原始数据采集，数据采集过程中应及时检查影像数据质量是否达标，对于不满足需求的影像数据应及时重拍，直至精度要求满足矿山测绘精度要求为止。原始数据一般包括测绘区域的影像数据、POS数据以及地面相控数据等。

空中三角加密测量:在获取矿山测绘区域影像资料后，需要进行影像数据的预处理，包括影像资料的畸变纠正、旋转、增光匀光等处理。完成上述操作之后开展空中三角加密测量，这是由于无人机倾斜摄影测量技术虽然有效的改善了无人机垂直摄影技术仅能够获取垂直方向影像资料的缺陷，实现了多角度、多方位拍摄测绘区域影像数据的目的[1，2]，获取的影像数据信息更加全面，降低了测绘区域测绘盲区出现概率，但是无人机倾斜摄影技术不可避免的受高大树木、建筑物等影响而出现摄影盲区，此时需要进行空中三角加密测量，才能够通过航拍过程中自动存储的POS数据进行解算，生产出精度更高的矿区成果资料。

点云数据获取:由于倾斜摄影测量获取的影像数据包含了垂直方向和倾斜方向的影像数据，因此，单一的影像数据模式不能满足数据解算的基本需求，还需要进行多视角、多方位上的计算问题，此时需要进行多视角联合空中三角加密测量。在完成多视角联合空中三角加密测量的基础上，经过连接点提取、自由网平差、纠正、区域网平差等处理，进一步生产出密集点云数据。在密集点云数据获取过程中需要经过点云数据的提取、合并、优化等处理，并经过航拍过程中自动存储的POS数据的外方位元素，采用特制匹配的方式获取高密度点云数据，进而输出高密度DSM数据等，为建设三维矿山地形提供基础资料。

矿山地形图生成:无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用主要体现在矿山大比例尺地形图的测量方面，矿山测绘任务类型较多，但无人机倾斜摄影技术的应用较为局限，主要为矿山大比例尺地形图的测量工作。在密集点云数据获取之后，根据矿山测绘之前分割的子区块进行地形信息的提取处理。由于无人机倾斜摄影技术拥有较高的自动化程度，因此在地形信息获取过程中可依靠计算机软件平台自动处理，显著的提高了地形信息获取效率。在实现地形信息数据自动生成后，根据矿山需求比例尺要求手动采集其他信息。对生成的地形图及时核查，对于有错误的区域及时进行外业补测及修测工作，直至地形信息无误为止。

4 结束语

综上所述，无人机倾斜摄影测量技术在矿山大比例尺地形图测绘中具有明显的优势，显著的减少了测绘人员外业工作量，提高了测绘效率，降低了测绘成本。将无人机倾斜摄影测量技术应用于矿山测绘，明显的提高了测量精度，为矿山建设奠定了基础。此外，倾斜摄影技术获取的影像数据含有三维信息，为建设三维矿山以及智能化矿山奠定了基础。