试论倾斜摄影测量在矿山地形监测中的应用

黄丽霞

（广西壮族自治区地理信息测绘院，广西 柳州 545006）

在传统的山体结构和地形监测工作当中，通常是采用正面测量的方式进行数据信息的采集，但在实际验证的过程中发现，有时正面测量的方式在面对平整的矿山结构时存在一定的数据偏差，尤其是一些深度、高度的监测管理中无法获得精准的数据信息，在对矿山的开采方案进行制定时也会出现许多的问题。倾斜摄影测量的方式一般与无人机技术相结合，通过高空摄影的方式采集到不同角度的图片，通过构建三维模型的方式能够更好地判断矿山实际结构和具体参数。

1 倾斜摄影测量技术概述

1.1 倾斜测量概念

常见的矿山倾斜测量主要是指利用一些无人机设备从高空中进行矿山的图片拍摄，获得更加精准的数据信息。在无人机进行航拍的过程中不仅可以得到正面的摄影图像，还可以在不同的高度、角度进行倾斜化的拍摄，对于提升矿山表面数据信息的精准的有很大帮助。在拍摄一个表面有许多凸起和下凹结构时如果只从正面的角度进行拍摄可能会存在一些视觉上的误差，对于优化矿山的开发方案会造成很大影响[1]。而倾斜摄影测量的方式可以从不同的角度获取清晰的图像信息，对于恢复和构建矿山结构的三维模型也有很大帮助，是一种能够借助现代化拍摄手段获得更加精准的地表信息的一种手段。在进行倾斜拍摄测量的过程中对于矿山表面的一些高度、深度和特殊纹理的测量与观测都有很大帮助，技术人员要能够利用这种方式开展更加精准高效的测量。

1.2 倾斜测量优势

矿山表面的倾斜摄影测量相较于传统的正面拍摄更具有优势，不仅可以构建更加立体化、精准化的地表数据信息，还可以反映出矿山结构侧表面上的一些纹理特征。在倾斜拍摄的图片中可以反映出拍摄的角度和观测到的相关数据，利用倾角的计算方式就可以较为精准地得到矿山表面的相关参数，避免了多张照片在进行通讯传输过程中出现的容量过大问题，单张图片蕴含的实际数据内容更多，能够提升拍摄采集的工作效率[2]。结合对矿山的实际开发来看，其侧面上的一些特殊纹理对于判断后续的开发情况、矿储含量等都有重要意义，利用摄影的方式进行数据的采集可以更好地还原矿山表面的实际情况，有利于提升数据采集的精度和有效性。

2 矿山监测工作的分析

2.1 环境监测技术

在进行矿山的地形监测当中，必须要重视周边的环境及矿山表面的实际环境，详细掌握这些地理数据信息能够为后续的矿山开采、工程建设等提供重要的数据支撑，在进行矿山模型建立和方案优化时也能形成重要的参考。环境监测不仅要详细掌握矿山区域的地理信息，包括周边区域的环境和气候条件等也要有较为精准的反应，包括一些周边河流分布等都会对实际的建设方案产生较大影响。作为技术人员，在地形监测的过程当中必须要把所需要的实际信息通过模型建立的方式予以反映，充分保障实操作业过程中的安全性。

2.2 生态监测技术

积极开展矿山附近的生产监测是为了更好地掌握周边环境的实际情况，如对于一些有众多树木生长和河流分布的区域，在进行开采建设方案设计时必须要对该范围予以规避，减少对生态环境破坏的同时，更好的保障实操作业人员的安全和建设方案的科学性。在进行生态监测的过程中要详细记录相关的数据信息，为基础建设工作完成后的生态性恢复予以数据上的参考。常见的矿山区域生态监测还包括了图像信息，能够从不同的角度维护好生态环境，合理平衡能源开采和环境保护等问题。

2.3 施工监测技术

在进行矿区作业的过程中也要及时进行监测与管理，不仅可以更加详细地掌握建设工作的进度，还可以更好地维护建设安全。由于矿山监测工作得到的数据信息具有实时性，针对一些建设过程中产生的安全隐患和破坏性问题可以及早发现，并通过技术手段进行规避或修复处理。在矿山的施工监测中能够形成动态化的管理模式，具有更加灵活的管理特点，也可以从工程建设过程中进行质量监管，确保了矿山基本开采建设工作的顺利推进。

3 倾斜摄影测量的主要应用

3.1 需求调研分析

在进行倾斜摄影测量之前，必须要对矿山开采的实际需求和对摄影测量的实际需求展开详细的分析，并根据矿山的实际范围和区域进行有效的调研，确保摄影工作能够有序开展。首先，结合矿山占据的地理环境实际面积，需要进行适当的扩展和延伸，在进行无人机拍摄时的覆盖范围要更加广泛，能够满足矿山区域的倾斜拍摄。在选择无人机和拍摄的设备时必须要对其分辨率和数据采集的精准性进行校验，一般的DOM 分辨率为0.1m，若需要对矿山进行3D 模型的建立则需要达到0.2m 的分辨率，针对一些面积小且有较多起伏的区域则应该适当提升图片的拍摄精度，获得更加精确的数据[3]。其次，根据对矿山开发的需求可以要求倾斜测量中采集到具体的图像数据内容，包括了矿山的侧面纹理，周边实貌和其他的数据参数，对于详细掌握矿区储矿实况和制定开采方案等都有很大参考价值。

3.2 测量线路设计

在制定无人机的航拍线路时必须要结合拍摄设备的精度进行合理设计，确保能够完全覆盖矿山区域的每一个位置。在进行航拍的过程中需要将获取到的图片和相关参数绘制成地理信息数据，并将多个角度得到的数据进行汇总和分析。当无人机在同一个位置时可以分别向不同的角度发出图像采集，可以包括正面位置和倾斜位置，在这个过程中需要将无人机的实际飞行高度、飞行速度、飞行方位等数据压缩在图片当中统一传输到管控平台。一般在设计拍摄的线路时都是按照Z 字型的结构进行遍历，但要注意在拍摄的末端位置时需要再次和起点进行倾斜性的连接，这样能够对原有的数据参数形成更好地校验，充分保障的数据信息的精准度和有效性[4]。有一些拍摄设备中还集成了数据分析和整理的软件系统，能够直接进行定位和校验，并在图像信息中直接嵌入地理数据，提升了后续数据整理分析的效率。

3.3 开采规划应用

在进行矿山区域的开采方案设计中，可以利用前期采集到的这些图像信息的地理空间信息进行建模，借助计算机绘制出3D 的矿山实际模型，将其中的环境信息录入，能够更好地验证开采方案的科学。在利用模型进行开采规划时要注意结合环境等多方面的因素进行综合性规划设计，如在倾斜拍摄测量时的日照量和角度等都会影响矿山的结构规划，尤其是在进行定量的模拟设计中这些环境因素的影响十分重要[5]。对于矿山外部的结构的信息可以利用模型建立的方式寻找拍摄中的盲区和一些不清晰的位置，需要技术人员对由二维向三维的转变更加细致，在计算机中也可以提前预设好一些高度参数，对模型的建立予以验证，若发现有误差可以及时消除。由直观的三维模型可以更好地开展开采方案的制定，避免了在实操过程中出现一些突发情况或危险事故。

3.4 矿山施工应用

在实际开采与建设的过程中借助倾斜航拍的手段可以展开动态化的管理与监督，更好地掌握矿山内部的作业进度。首先，在三维模型当中能够对矿山的实际开采过程进行模型化的验证，利用航拍的和倾斜测量的方式能够监控到矿山表面的实际变化，同时也能及时发现潜在的安全隐患[6]。如在开采作业中一些矿石堆积在矿山中无法及时觉察问题，而通过航拍能够及时发现一些分布上的差异，及时对类似情况进行处理，有效避免了因为矿山表面荷载分布不均匀而出现的塌陷事故。在航拍监测的过程中还能够通过空气中的烟尘情况更好地掌握开采作业的进度和实际情况，在一些雨水等特殊天气的影响之下，也能够更好地保障实际工作的安全性，及时进行撤离等防范。

3.5 竣工验收应用

在矿山开采和建设项目的竣工验收当中可以利用航拍和倾斜测量的方式更好地掌握矿山全貌，并通过实时的数据采集与管理更快地掌握实际情况，结合最初的矿山三维模型进行对比和估算，能够详细掌握工程建设和实际开采对矿山结构带来的影响。竣工验收中不仅要掌握矿山的结构性数据，还需要关注其中的环境、生态问题等，充分保障实际施工对周边环境造成的影响属于可控范围。由于倾斜拍摄测量的技术可以较好地反映出拍摄地的地理信息，若验收中发现矿山地表的实况和建设方案之间存在一定的差距就可以结合地理信息及时对其进行重建处理，有效避免了对工程逐步排查过程中造成的延误和损失，也可以在竣工验收的结果中提供更多可靠的数据支撑。

4 结束语

总之，在进行矿山的地形监测与摄影时需要提前进行山体结构的调查，对于拍摄的路线等进行科学合理的规划，运用倾斜的拍摄监测方式能够更好地形成矿山的三维结构模型，对于其中的一些山体结构和矿区储量等都能够掌握更加精准的数据。在矿山进行开采前的方案设计时需要利用这些监测数据形成方案，在实际开采的过程中也可以利用动态化的摄影数据形成更加高效的管理，项目竣工时也可以借助摄影技术予以验收，在拍摄时要注意图片的清晰度和拍摄质量，形成有效的参考。