无人机技术在地形测量中的应用与精度分析

2019-08-30庞明伟

世界有色金属 2019年13期

庞明伟

（中化地质矿山总局湖北地质勘查院，湖北荆州 434000）

在矿区地形图测绘的过程中，一般采用高精度定位、布点灵活且操作简便的GPSRTK技术。在信号被遮挡且人员无法进入小面积区域内进行地形图测量的情况下，需要将全站仪和GPS技术二者进行结合才可完成。虽然两种方式能够满足于一般矿区生产地形测量的需求，但是对于一些特殊地区则无法满足，例如山高林密、库区以及排土场下游等。这些特殊区域地形测量不仅工作量大，工期长，同时对人和仪器带来一定的安全隐患，对此需要结合实际情况，合理运用无人机技术。

1 无人机技术在地形测量中的应用

1.1 无人机定义与工作原理

无人机主要使用固定翼或更多转子作为载体，选择CNSS导航以及创新营销模块，同时还可以加载一部高分辨率的数码相机，从而对地面以及计算机软件航拍照片处理工作中涉及的数据信息进行全面分析，形成无人机航拍图像系统，与传统的载人航天器调查得出，器生产工作效率得到有效提升，并且大大降低飞行的经济成本。从工作人员的安全角度出发，金属矿山测量合理运用无人机技术，不仅能够大大缩短工期，还可以获取到精准且全面的参考数据，从而对地下的实际情况有所了解，做好相应的保护工作。从开采部门角度出发，在金属矿山正式开采之前，需要运用无人机技术对矿山的环境进行勘测和了解，收集开采矿山资源的详细内容。由此可见，合理发展是必要的，但仍需对其进行实时监督。虽然相关监督部门针对矿区开采制定一系列措施，但在现实生活中矿区开采仍存在一些问题，因此，运用遥感影像技术可以对开采过程进行实时监测，保证矿区开采工作顺利进行。

1.2 无人机技术应用于地形测量的优势

（1）高清晰、高精度。根据相关调查研究表明，由于无人机收集数据信息的精度相对比较高，促使其在地形测量中应用的风险小，效率高。在地形地貌测量过程中，无人机近景测量需要亚米级别的精度，并且控制范围需要控制在0.1m～0.5m之间。由此可见，传统的地形测量形式无法实现，而无人机技术却可以很好地完成。

（2）实施机动、灵活性强。无人机技术与传统地形测量对比而言，无人机在低空飞机时，不受天气、起降场地、数据采集等客观因素的影响制约，并且凭借自身的实施机动以及灵活性等特点优势，全天任何时间内皆可接受任务，其适用性相对比较强。同时，信息采集成本得到降低，信息采集工作效率得到提升。

（3）高效、全方位测量。无人机除了获取地形平面数据之外，还可以对地形进行全方面的测量，将既定的目标、建筑物高分辨率等于遥感技术相结合，促使无人机测量力量不断扩大，对数据进行及时传输，从而真正实现全方位数据采集和拍摄。

2 无人机技术机制

2.1 无人机飞行控制系统

无人机飞行控制系统主要分为机载和地面两大部分，而机载飞行控制系统由飞控、电台、RC接收机、电池组、GPS等多个部分组合而成。飞行控制系统可以同时运用GPS、北斗等进行导航，通过事先设置好的航拍设备收集数据信息，从而真正实现相同距离和定点拍摄任务。

2.2 地面站控制系统

地面站控制系统由数据传输电台、软件以及便携式计算机三大部分组合而成。控制系统在控制软件的作用影响下，将飞行器采集的飞行参数以及定位信息实时展示在相应的平台之上。在采集飞行参考数据与坐标的整个过程中，需要合理运用地面站软件，以此对飞行轨迹以及数据信息进行采集，进而实现无人机遥控导航盲飞的目的。

2.3 航线和像控点的设置

在地形测量过程中，合理运用区域网设置形式，将地面的首条航线以及末条航线的基数跨度进行有效控制。如微丘陵地带基数值要小于12，比较集中的丘陵地带基数数小于16。与此同时，根据隔航线布点，对航线与航线之间的点进行合理设置，并且全网四角以及不标准网端点处进行布点。一旦无法选取网内像控点的目标，可以根据情况将少数像控点设置高程点。一般情况下，主要选择交角好的微笑线状交点、清晰折角的顶点、小于0.2mm的点状地物中心。运用九点法的方式进行区域网点布设，一旦不标准地点或者是相邻平高点之间的间隔超过20条基线的情况下，需要在中间位置设置一个平高点。

3 无人机技术在矿区地形测量中的实际应用

3.1 工程整体概况

地形测量区位于某一矿山片区，并且山地属于南岭山脉南支。该区的山川纠结，地形极其复杂。海拔低于500m以下的山地丘陵面积占18%左右，山坡面积占28%左右，高程落差在400m，总体面积约3.8km2。

3.2 无人机测量的参数

表1 无人机测量参考数表

一般情况下，无人机在使用正式使用之前，需要对航飞方式、飞机型号、使用机场、相机型号、焦距等多方面进行合理的设计，从而保证测量工作顺利开展。本次测量中使用的无人机测量参数简介主要内容如表1。

3.3 无人机航拍实施情况

对拍摄所使用的相机进行反复的严格检校；严格按照相关要求标准，对基准面高度进行确定，然后合理设计航线轨迹；由于光照条件不同，航拍摄影时间需要选择上午九点以后，下午4:30之前进行摄影；航向重叠要大于70%，旁向重叠大于60%；对于清晰且层次丰富的影像资料，可以用作于制作线划图的参考；一旦补摄范围超出漏洞范围外的两条基线，则需要进行重摄。