无人机航空摄影测量技术在采煤塌陷治理测绘中的应用

秦晨西 高晴晴 纪晓阳

（1.山东省煤田地质局第三勘探队，山东 泰安 271000；2.山东省煤田地质局物探测量队，山东 济南 250104）

0 引言

随着科技技术的快速发展，数字航摄仪逐步向小巧、轻便的方向发展，特别是数码相机的分辨率越来越高，搭载在航摄飞机上后，可以获取高分辨率的影像数据，实现影像的数字获取和全数字化处理[1]。本文利用大疆无人飞机航摄系统，对采煤塌陷地治理工程进行无人机航测，以期对煤矿地区的地质灾害治理提供科学依据。针对某煤矿采煤塌陷地开展无人机航测工作，航测面积约1.5 km2，了解塌陷区的具体情况，塌陷范围，以及塌陷的严重性，为下步治理提供方案。

1 工作流程

本项目采用大疆精灵4RTK无人机进行飞行，搭配图像数据处理软件，DLG编辑、制图统一采用EPS软件。

航空摄影测量的主要操作步骤如下：

（1）首先进行控制测量，测区范围内布设像控点，通过航线布设，正射飞行及井字飞行相结合的方式，无人机获取原始影像。

（2）进行空三加密，首先进行自由空三加密，获取像点坐标，利用像控点坐标对照片进行刺点，经过航测软件平差解算，获得加密点的空间位置以及影像的外方位元素。

（3）利用空三加密的结果制作正射影像及数字线划图。其中数字线划图通过EPS在三维模型采集的地形图，并结合外业调绘的数据就可以最终成图。

2 飞行参数

该项目采用无人机航摄系统进行，测图比例尺为l∶1000，航摄比例根据项目所需地形图比例和测量精度要求，结合测区的地形条件、成图方法及测量仪器的性能等多种因素考虑。数码航空摄影的地面分辨率（GSD）取决于飞行高度。 航摄完后把影像数据导出到电脑中，进行重叠度及影像色彩、曝光检查。经过认真检查，像片的倾斜角小于5°，所拍影像色彩均匀清晰，颜色饱和，满足摄影测量的要求。每条航线的有效航片根据飞机转弯半径及保证有效相片，均满足设计要求。

3 控制测量

测区范围内均匀布设四个E级GPS控制点，控制点采用水泥浇筑，点位中间埋设钢筋标志。点位选在视野开阔，交通相对便利的主要道路附近。根据已知控制点利用南方GPS-TOOL参数计算软件，计算测区坐标转换七参数。

4 空三加密测量

首先进行自由网平差，在自由网平差过程中，通过挑粗差和精细匹配，调整同名像点的精度，确保同名像点误差均小于半个像素值，同时检查测区中同名像点的分布情况，使其分布均匀，保证模型间有足够的连接强度[3]，最后利用像控点对该测区进行平差，其绝对定向的精度为：平面精度最大的是±0.028 m，高程精度最大为±0.032m，满足该测区1∶1000测图比例尺的精度要求。

5 DLG制作

5.1 采用低空航空摄影测量技术，获得测区正射影像并立体采集DLG数据

采集精度完全满足1:1000地形图测绘规范要求。

图1 DLG技术流程图

5.2 DLG生产流程

5.3 DLG数据采集

（1）为了便于DLG成果质检，以及制图数据转换，DLG编辑、制图统一采用EPS软件。

（2）采用先内后外的作业方式。数据按内业定位，外业定性的原则进行采集。

（3）利用空三加密成果，建立立体模型。

（4）将内业采集的矢量数据叠加DOM数据，制作外业调绘底图。

（5）外业到实地进行核查、补测和纠错，将修改后的结果标绘在外业调绘底图上交回内业进行处理。

（6）内业在三维模型下根据外业的调绘成果进行修改，成为最终成果。

5.4 DLG外业调绘

外业调绘时做到判读准确、描绘清楚、注记准确；野外作业过程中对内业成图进行全面实地检查、修测、补测等各方面的工作。

6 结论

经过对该项目的研究，无人机航测在采煤塌陷治理中获取矿区地形图方面具有很大的优势，无人机航测不仅作业速度快，减少外业工作量及成本，还可以提供地形图DLG以及提供DOM、DEM等数据成果。无人机航测技术在未来不仅可以应用于地质环境治理方面，在应急测绘保障以及重大工程建设等方面也将得到广泛应用[4]。