无人机航测技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用

范宝烁

摘要：矿产资源的开发与利用离不开矿山大比例尺地形图的测量工作，矿山地形图测量精度影响矿山安全生产、资源准确开采以及支护防护、矿山地质灾害预防等工程设计方案的合理制定，因此，矿山大比例尺地形图测量工作至关重要。矿山大比例尺地形图测量技术较多，随着动态GPS定位技术以及无人机航飞技术的发展，显著的提高了无人机航测技术的精度和可靠性，推动了矿山测绘技术的发展。本文以无人机航测技术为例，分析该技术在矿山大比例尺地形图测绘中的应用效果，为推动该技术的发展提供帮助。

关键词：无人机航测技术;地形图;大比例尺

1、无人机航测技术概况

无人机航测技术是通过无人机飞行技术采集测绘区域的航拍影像，通过对航拍影像数据的处理流程而获得矿山大比例尺地形图以及其他成果图件的新型测绘技术。随着图像融合技术、航空摄影技术、无人机技术以及动态GPS技术的快速发展，逐渐实现了多角度影像匹配等技术，提高了无人机航测技术的精度。

随着无人机航测技术广泛的应用于工程测量、矿山测量等各个领域，无人机航测技术的应用流程日益成熟，在大比例尺测量工作中具有明显的优势，主要包括：①明显的缩短了测绘周期，无人机航测技术是以无人机为平台，搭载照相机等仪器获得测绘区域的航拍影像，进而对航拍影像数据处理获得大比例尺地形图，显著的减少了测量人员外业数据采集周期，一般可在3天～5天完成，有效的缩短了测量周期，提高了社会经济效益;②具有高的航拍影像数据分辨率，随着动态GPS技术以及图像融合技术等的快速发展，显著的提高了航拍影像数据的分辨率，分辨率可达厘米级，在后期数据处理过程中能够获得精度更加稳定可靠的测绘数据;③航拍影像数据获取周期短，对矿山大比例地形图测量任务来说，测绘区域的面积不大，能够在3天～5天内完成相应的测量任务，与传统的测量方法相比，无人机航测技术能够在较短的时间内完成外业数据采集工作;④社会经济效益高，矿山建设是具有周期规划的，更早的获得矿山大比例尺地形图有助于矿山建设任务的推进，无人机航测技术能够在较短的时间内获得外业数据采集，与传统的测量方法相比，明显的降低了外业数据采集工作量，减少了测绘成本的投入，提高了社会经济效益。

2、航空摄影测量的发展

2.1航摄相机及航摄像片分类

航摄影像的获取属于是测量作业开展的第一步内容，更是后续工作开展的基础所在。所以说，具体航摄影像好坏情况，与后期航测作业质量息息相关。现如今，航摄仪器越来越先进，遥感影像格式也出现了变化。站在物理属性角度来说，航摄影像主要包括胶片式和数码式两种类型。其中，胶片式影像主要是在相机拍摄之后，对其中的底片进行获取，之后通过冲洗和打印形式来得到像片。数码影像则是在拍摄完成之后，对电子形式的数码影像进行直接获取，并不需要进行冲洗等操作，便可以直接参与到后期工作，让整个工作流程更加便捷。截止到目前，在航摄相片获取上，主要以数码相片为主，传统胶片式方式渐渐被替代。

2.2无人机技术的兴起

在传统飞机摄影测量工作开展过程中，虽然能够展示出很多优势，但由于测量成本较高，开展程序较为繁琐，导致很多测量无法通过该种方式得到准确结果。随着计算机技术的发展，以及经济市场的完善，无人机测量技术逐渐被人们所熟知。在无人机航空摄影测量系统构建上，主要包括以下几部分内容，即无人机飞行装置、飞行控制系统以及地面装备系统等。在飞行装置配备上，涉及到传感器、导航器等设备，而且在无人机巡航速度、抗风能力等方面均有明确要求。其次，在飞行控制系统研究上，主要是确保飞行平台能够始终处于正常工作状态，这其中包括惯性导航系统、信号接收机等。截止到目前，很多无人机上均会安装自动驾驶控制仪器，在起飞之后，可以对影像进行自动获取，并不需要人工进行控制和操作。

3、无人机航测技术在矿山大比例尺地形图测量的应用

3.1飞行方案的制定与地面控制测量

不同的矿山地形地貌差异较大，所获的航拍影像分辨率也收地形地貌影像较为明显。因此，为了有效的防止或者减弱地形地貌对航拍影像数据分辨率的影响，在开始执行飞行任务之前要对测量区域进行踏勘工作，对测量区域的地形地貌仔细划分，若地形地貌变化较大，根据其特征划分成不同的若干飞行子区块，分别制定飞行方案。根据踏勘结果，编制航飞方案，将无人机的飞行高度、划分的子区块、航线数量、无人机航向等明确的标注在设计图纸中。无人机的准确飞行离不开地面的控制测量，因此，依据踏勘结果在测绘区域内布设像控点，布设原则一般按照区域四角布设平高控制点的原则进行，在不同子区块的影像结合部位要布设一定数量的像控点，便于不同子区块的影像拼接使用。

3.2空三加密测量

在完成像控点布设的基础上，按照航测方案进行测绘区域航拍影像数据的采集工作，按照设计的航线方向、旁向重叠度和航向重叠度执行飞行任务。但是在执行影像数据采集工作过程中，由于矿山地形变化较大，植被遮挡等问题的普遍存在，导致测绘区域范围内的部分区域无法获得相应的影像数据，进而在影像数据中出现“留白”现象，降低了无人机航测技术的测量精度。为了有效的消除上述原因的出现，需要进行空三加密测量流程，该方法是以航拍影像数据中的方位元素进行准确预算为基础提出干扰因素的方法，可以有效的弥补因“留白”等問题而造成精度降低的缺陷。

3.3影像数据处理及地形图生成

在外业进行航拍影像数据采集过程中，每天必须检查航拍影像质量能否满足矿山大比例尺地形图测量要求，若不满足，则需对该航线进行重新拍摄工作，直至航拍影像满足相应比例尺测量要求为止。对检查合格的航拍影像进行内业数据的处理，在完成空中三角加密测量工作后，对不同子区块的航拍影像进行拼接工作，并以同名像控点为基础进行不同子区块影像数据的转点、粗差剔除、区域网约束平差处理、校正等流程[3]，将处理后的影像数据导入至相应的制图软件中，开展内定向、相机畸变、去测平均高程等参数的建立工作，完成后，根据矿山地形数据进行采编工作，核对无误后输出矿山大比例尺地形图。

4、结语

综上所述，无人机航测技术在不同领域的应用越来越广泛，在矿山大比例尺地形图测量中也具有广阔的应用前景，尤其是针对矿山地形地貌复杂的测绘区域，无人机航测技术更具有优势。本文以无人机航测技术为研究对象，在简要介绍无人机航测技术的基础上分析了该技术的应用优点。

参考文献：

[1]赵新华，孙江涛，王玉静，刘超，曾端阳，袁浩洋，闫超德.基于无人机低空摄影测量技术进行矿山大比例尺地形测绘的可行性研究[J].地理信息世界，2019，26（03）：118-121.

[2]张宁宁，顾利红，董丹丹.无人机航测技术在矿山测绘中的应用分析[J].世界有色金属，2018（15）：229+231.

[3]徐勇.无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用探究[J].世界有色金属，2019（02）：243+245.

（作者单位：北京赛冲机电科技发展有限公司）