浅谈无人机在矿山测绘中的应用

沈正桦

（湖南省地质矿产勘查开发局四一三队，湖南 常德415000）

1 引言

在矿山开采过程中，各项工作都会用到地形图。传统的地形图测绘方式大多采用全站仪极坐标法碎部点数据采集、基站RTK或网络RTK碎部点数据采集，需要测绘人员进行实地测量，工作量大，耗时长。露天矿山的地形复杂，地表采掘，不易行走，测量难度大，矿区有的地方人无法到达。无人机摄影测量飞行高度低，成像分辨率高，起降方便，机动灵活，根据测量任务可搭载不同设备，可一次性完成对露天矿山的地形、采掘区、矿区建筑物、构筑物等测量，不仅提高了工作效率，同时也避免了安全隐患。

2 无人机摄影测量概述

随着现代社会科学技术的快速发展，数字航空摄影测量技术在测绘地理信息行业中得到广泛运用。无人机摄影测量技术得到蓬勃发展[1]。现在的无人机航测系统具有较高的影像分辨率，起降方便，根据测量任务可搭载不同设备，操控简单，作业效率高，有助于提高矿产资源调查、地表水及浅层地下水资源探查、地质灾害预警、自然灾害和生态环境评估、城市调查、工程选址土地资源监测、矿产资源评估、国土规划、植被破坏污染范围、水体污染、荒漠化、土地复垦及矿山环境综合治理与防治等的工作效率。无人机摄影测量影像成果能提高水土流失情况、地面塌陷情况、裂缝长度、滑坡位置等判断的准确性。无人机航拍数据绘制成地形图后，设计人员可清楚直观地查看到实时状况，还可以进行坡度和土石方量的计算。无人机摄影测量，具有低成本、方便快捷、灵活机动、高效率、高分辨率等特点，将成为地形图测绘的新方式[2]。

3 无人机在矿山测绘中的实际运用

3.1 技术设计

技术设计阶段需要了解测区的地理位置情况，收集矿区基础资料，如基础地形图、卫星影像资料、控制成果等。对无人机相机设备进行检校，确保设备主要技术参数符合规范规定的要求，拟定飞行航线，设计航向重叠度，设计旁向重叠度，设计地面分辨率，满足测图精度，提高飞行效率；进行现场踏勘选择合适的起飞和降落的场地。

3.2 像控点布设

像控点的布设应符合规范规定的要求，像控点的目标影像应清晰，易于判刺和立体测量，同时应是高程起伏较小相对固定且易于准确定位和量测的地方。在测区范围内均匀布设地面像控点，利用卫星定位连续运行基准站网络RTK模式，仪器信号取得固定解后，使用三脚对中杆对像控点多次测量，取平均值作为最终的成果[3]。

3.3 飞行作业

到达矿山起飞地点后，无人机起飞前检查GPS信号情况，指南针是否已经校准，确认螺旋桨是否旋紧，电池、遥控器电量是否充足；机身电机座和起落架有无开裂迹象，电机内部有无明显杂物，螺旋桨表面有无明显损坏，云台是否居中，云台系统是否正常工作。无人机起飞后让无人机在半空中悬停一会，再进行上升、下降、前后左右平移、左右自转等动作，观察无人机的飞行姿态是否稳定；确保遥控天线的切面与无人机保持平行，且天线和无人机之间没有任何遮挡。航线飞行完成后，现场对照片数据进行全面检查，检查完成后如存在漏拍则需重新补拍飞行，若无问题，则此次航拍完成。

3.4 数据处理

数据处理包括以下步骤：

1）打开ContextCapture新建工程，设置工程路径。

2）导入照片，导入本机照片，设置采样率，检查航片完整性，每个照片组都会有一个相机的参数，可以在右键菜单中导入或导出相机的检校参数。

3）空中三角测量：（1）设置名称，最好根据飞行架次或项目时间信息进行设置；（2）参与空中三角解算的照片，默认使用全部的照片；（3）照片的定位信息或地理参考信息的设置；（4）空中三角参数的设置；（5）空三等信息的检查；（6）空三刺点（在航片上刺地面像控点）。

4）模型重建，在空三结果中开启一个重建，建模开始之前，必须进行建模参数设置，设置坐标系确定生成的产品类型，确定生成的产品格式，选择产品格式，确定产品的坐标系及平移量，提交产品。

5）开启引擎，检查工程中配置的发布任务路径，需要和工程中发布的任务路径一样。打开引擎，最后获得OSGB数据和正射影像图，导入《EPS三维测图系统》成图。

4 精度检核

依据无人机航拍数据，经处理后可生成DEM、DOM、DLG、DSM的4D产品。为了保证成果精度，对无人机航拍测绘的地形图成果精度进行外业检测，采用网络RTK和全站仪配小棱镜获取外业检查点的坐标数据，在整个矿区范围内采集平面坐标及高程数据，利用中误差计算公式计算出各个检查点的中误差，依据计算结果精度满足规范规定的要求，可以作为测绘成果资料的使用。

5 无人机测绘前景分析

无人机测绘技术属于高科技新兴技术，在测绘航拍、城镇规划、市政工程、农林科技、勘探采矿、建筑工程、公路铁路、电力巡查、环保监测、工程勘察、应急救灾等领域将会被广泛应用。

6 结语

无人机摄影测量是地理信息数据采集的一种飞跃，是提升测绘地理信息服务保障能力，是促进测绘地理信息升级的需要，是推进智慧城市建设和应急保障能力建设的重要保障。无人机航拍测绘地形图的生产应用，作业效率比传统测量模式有大幅度提高，加快了测绘产品内、外业数据生产的一体化流程，满足矿山开采测绘任务的需求，为露天矿山地形图测绘提供了新的技术手段和方向。