基于无人机的矿山地质测绘影像传输系统设计

邹冠华

（湖南有色金属职业技术学院，湖南 株洲 412006）

目前矿产资源的开发利用在为人类社会进步与发展带来福利的同时，也导致了一系列现实问题。初期引发的是一些区域矿产资源不合理开采导致的地质灾难，同时也严重破坏了矿产资源的储存环境，不仅严重威胁到当地生态环境，还严重阻碍矿产资源的可持续性开发以及国民经济的长远发展。因此，及早发现矿山环境周围潜在的不安全问题并及时进行高效合理的监管，有利于矿产资源的科学开采以及生态环境的可持续性发展。在矿山地质环境的恢复治理、土石方量计算、工程量规划方面，都需要用到大比例尺矿区地质测绘图。

无人机低空数字摄影测量具备高机动性、高分辨率、高度集成性以及低成本的一系列特征，可以有效获取矿区DLG、DEM、DOM数据。然而现实情况是由于影像传输数据量比较大、项目繁多以及影像数据生产速度较慢等因素为影像数据的管理和储存带来了一系列困难。以往传统通过文件手段储存、管理海量数据生成矿山地质测绘影像时，当影像数据量达到一定程度，会严重影响矿山地质测绘影像数据的检索速度，并导致影像数据出现假性遗失等各种问题，最终影响到数据的传输效率。

1 基于无人机的矿山地质测绘影像传输系统的硬件设计

1.1 像控点布设

无人机作为一种以无线电遥控或自身程序控制的不载人飞机，其搭载高分辨率的CCD数码摄像机为应用平台，构成无人机低空航摄系统。无人机能够在短时间内获得高分辨率的影像数据，并利用摄影测量工作站对影像数据进行一系列的处理，借助于无人机低空航拍测量技术进行1:1000的矿山地质地形图的测绘，通过技术设计、影像获取、外业控制测量、内业数据传输处理等一系列的工作，得到全面、符合精度要求的DLG、DEM、DOM数据。整个矿产资源分布区内像控点的布设原则为：边缘较为密集，测区内部布点均匀，从而确保整个矿产区域的平差和成图精度，而布设部分像控点用于成图的精度检验。在求得转换参数经精度检核无误后，进行像控点坐标测量工作，每一个像控点均采用JXCORS网络RTK独立观测量两次，获得固定解后方可进行下一步测量工作，平面位置较差小于3cm，高程较差小于5cm时，取平均值作为最终成果，精度不能满足该要求时，需进行重测。

1.2 影像采集设备

Avermedia高清视频采集卡两张，PCIE采集卡，CCD摄像头两个，Osmo Action摄像机三台，GoPro Hero 7Black 摄像机一台，CCD相机三台，Panosonic高速扫描仪四台，以上设备必须具备DICOM 5.0 插口，需要注意的是以上设备都属于视频影像输出设备。

2 基于无人机的矿山地质测绘影像传输系统的软件设计

与传统测量方法相比较，无人机起飞降落灵活，响应能力快速机动，飞行导航控制系统保证无人机按规定航线飞行，可进入大面积复杂区域、放射性灾害等困难地区进行航拍作业，大大提高了制作数字化地形图（Digital Line Graphic，DLG）、数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）、数字正射影像（Digital Ortho Map，DOM）的工作效率，已成为当今矿山地质测绘信息获取的重要手段。

2.1 数据影像发送与接收电路设计

从影像的矿区地质测绘影像应用的立场出发，充分利用影像数据即元数据，完成矿区内开采数据影像的快速查询以及精准定位。本文设计的影像综合数据库主要包括三大部分，即FTT远程文件数据库，Arcs DP快视图数据库，元数据组件库以及综合数据库。

2.2 影像管理综合数据库结构设计

影像数据发送电路主要以单片机作为中心，接口电路输进和显示数字化信息，储存器储存站号并保留与其有关的基本信息，FSK信号输入电路进行信号上传。

对无人机数据获取系统而言，还需测试硬件设备。硬件系统主要包括机上发射部分（电池组、无线图传发射器、天线及天线连接线）和地面接收与显示部（图像接收机），在静态环境下测试摄像机，天线、电源系统、存储系统等工作是否正常，验证系统电磁兼容性、数据记录存储机数据传输功能等。

3 实验与效果分析

为了更加清楚、具体的看出此系统的实际应用效果，特与传统矿山地质测绘影像传输系统进行对比，对其传输速度进行比较。

3.1 实验准备

为保证试验的准确性，将两种传输系统设计置于相同的试验环境之中，进行传输速度对比试验。

3.2 实验结果分析

试验过程中，通过两种不同的传输系统设计同时在相同环境中进行工作，分析其传输速度的变化。

图1 实验对比结果

通过实验对比结果，可以看出本文设计的基于无人机的矿山地质测绘影像传输系统相比于传统设计，在传输速度上有着明显优势，具有较高的时效性。

4 结语

本文对基于无人机的矿山地质测绘影像传输系统设计进行分析，依托无人机低空数字摄影测量具有高机动性、高分辨率、高度集成性以及低成本的工作特征，通过与传统影像传输系统比较分析，认为该方法在传输速度上有着明显优势，具有较高的时效性，极大的方便了矿山地质测绘图的生成，能够更好的为矿山地质环境的恢复治理、土石方量计算、工程量规划服务，应用广泛。