无人机摄影测量技术在矿山测量中的应用研究

祖立庆 方成成

摘 要： 随着社会的发展和科学技术水平的进步，众多高新技术应运而生，无人机摄影测量技术作为其中之一，具备了机动灵活、高测量效率及质量等诸多方面的优势。将其应用于露天矿山测绘与开采监测工作当中，能够有效的改善传统测量技术所存在的不足，进而在降低工作量及工作强度的同时，实现对来露天矿山现测绘与开采监测工作效率的提升。基于此，本文首先概述了无人机摄影测量技术在露天矿山中的应用优势;其次分析了露天矿山中无人机摄影测量技术的具体应用;最后探讨了三、无人机摄影测量技术在露天矿山中的应用前景。

关键词： 无人机;摄影测量技术;矿山测量;应用

【中图分类号】P231 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.044

引言：通过对矿山的位置、地形、资源及其利用情况和开采影响等进行实地勘查和测量，以获取相关数据信息和资源是矿山测绘的主要目的，其意义在于全面掌握矿山资源的基本信息、利用情况、开采影响、环境影响等，以此实现对矿山资源的合理配置和环境保护。无人机摄影测量是将无人机技术运用于测绘领域而产生的新方向，是新型测绘技术与航空平台技术、信息技术的高度集成，是对传统卫星遥感测绘和有人机航空测绘的有效补充。其具有结构简单、操纵灵活、使用成本低、反应快速的特点，可以灵活、快速地获取到高分辨率、大比例尺和高现势性的遥感影像。基于无人机小、巧、灵的特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，而随着无人机摄影测量数据获取和处理技术的提高，其数据和产品精度也越来越高，这使得无人机摄影测量已经成为与传统测量方式一样重要的数据获取手段，逐步在传统测绘领域得到广泛应用。例如大比例尺规模化测绘、4D产品生产、三维建模、土地利用调查、矿山测量、海岸地形测量、土地整治、地籍测量、大型工程建设等方面，无人机摄影测量技术已显示出其独特的优势。

1 无人机摄影测量技术的项目意义

许多矿山的地理位置不佳，通常处于深沟险壑之中，且矿山分布较为零散，不成片。矿区常常环境恶劣，自然条件较差，使得对矿区的监测十分困难，采用传统手段进行监测比较艰难，且监测的时间比较久，随着不断地开采使得对矿山储量动态监测更加困难。为了适应新时期下矿山储量动态监测要求，无人机摄影技术开始被使用。无人机轻巧灵动的特性能够最大程度地突破地形限制，对矿山进行全方位拍摄测量，极大地降低了人力成本。只要天气好，无人机便可以在高空飞行，运用自身搭载的摄像系统及设备对整个矿区进行探测。与传统矿山信息采集探测方式相比，无人机采集探测时所消耗的采集成本较低，具有较高性价比，适合推广。

2 无人机摄影测量技术在矿山测量中的应用研究

2.1 数据处理与质检分析

无人机倾斜摄影测量技术在应用下，则需要从数据信息处理以及畸变数据修正等方面进行综合控制，在实现数据信息处理过程中，则需要以数字空三加密的方式，对野外测定的高程点、平面点等方面审核以及加密处理，从而实现数据采集质量的进一步提升。在进行数据信息处理与控制，则利用平差计算的方式，对区域网平差方面进行计算与分析。完成空三加密下，则可以通过智能匹配的方式，生成三维点云文件，在信息滤波处理的前提下，则可以通过数据修正、色彩平衡处理、图廓裁切等方面进行控制。无人机倾斜摄影测量技术在实际应用中，航摄影像细节比较清晰，具有一定的层次感，并没有明显模糊、重影、错位等情况，其整个范围可以覆盖整个测区，有效的反映矿山的实际开采情况。在进行矿山储量动态监测过程中，则需要利用DEM、DOM进行处理，并进行精度检核，以此提高无人机倾斜摄影测量技术的实际应用。在对检查点进行布置与处理中，按照均匀分布、覆盖整个测区的方式进行筛选与测量，在对平面与高程检查点进行布设的基础上，实现无人机倾斜摄影测量技术的应用水平提升。DOM平面位置精度检查过程中，则采取野外实测的方式，将检查点的平面位置坐标（Xi，Yi）输入到计算机，并在DOM上提取镜像坐标点，针对平面位置中的误差进行计算与分析。在进行实测平面坐标与DOM，地物特征点坐标检验与分析中，则需要针对测量误差方面进行检验，在山地与高山地区区域按照1：1000位比例，其误差需要控制在0.75m。DEM高程精度检查则将高程检查点（X，Y，Z）的平面坐标输入到计算机，并提取DEM高程坐标点，以预测与实测高程进行误差计算与分析的方式进行处理，以此实现无人机倾斜摄影数据的精度提升。

2.2 测量精度不足的解决

由于技术准备以及外在环境条件因素影响，测绘工作当中存在盲区的现象难以避免，主要的解决方式包括：①通过三角加密以及校正技术，对影像外的方位变量进行计算，并将干扰因素提出，有效的预测盲区，对地形不加区域航测结果科学改善。②外业调绘及补测。对测绘结果中的高程以及地物等不确定区域进行初步标记，或者针对复杂区域进行标记，尤其是存在建筑物和植被遮挡的区域必须要做好标记工作，对其中存在的不足有效弥补，保证测绘精确度。

2.3 地面控制測量

地面控制测量主要依赖于像片控制测量，是提高无人机倾斜摄影测量精度的有效措施。像片控制测量中最重要的环节就是像控点的布设，像控点布设不合理，可显著的降低影像数据的质量。在后期数据处理过程中空中三角加密测量过程中，虽然像控点密度对空中三角加密测量有一定的影响，但空中三角加密测量质量与完全依赖于像控点的布设密度，而与测绘区域的地形地貌变化幅度等关系较为密切。因此，为了提高无人机倾斜摄影测量工作效率以及影像数据处理质量，一般在地形变化幅度小的区域（如平原地区等）可适当的降低像控点布设密度，而在地形变化幅度较大的区域（高山峡谷地貌）可适当增大像控点布设密度。总体上，像控点的布设应注意以下几点：①像控点一般布设在容易识别的地物地貌上，即所布设的像控点必须是唯一的，不存在争议的，一般布设在地形变化较小的山头、田角等部位;②位于测绘区域范围以外的像控点的目的在于控制测量整个测绘区域;对于位于图幅边部的像控点一般布设在图框轮廓线以外;③位于航线两侧的像控点，一般布设在左右偏离半径小于半条基线长度的范围内。

结语：综上所述，当前随着无人机摄影测量技术的不断优化，在各个领域中起到了良好的应用效果。在露天矿山测绘与监测中应用无人机摄影测量技术，具备了传统技术所无法比拟的优势，极大的提升了露天矿山测绘及监测工作效率。在接下来的时间里，随着高新技术的不断发展，无人机摄影测量技术功能将会更加完善，进而实现在露天矿山施工及其他更多领域的广泛有效应用，实现在露天矿山全生命周期中的应用，满足矿山监测及施工等要求。

参考文献

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