航空摄影测量在矿山地形测量中的应用研究

魏国武（1967.10-）男，本科，测绘系主任，辽宁丹东，本科，副教授，辽宁地质工程职业学院，辽宁丹东，118303，研究方向：工程测量。

摘要：随着技术发展水平的提升，航空摄影测量技术在矿山地形测量中也得到更为广泛地应用，并展现出重要的应用价值。基于此，本文对航空摄影测量技术原理与优势展开分析，并讨论其在数据处理与质检分析、提升测量精度、地面测量控制、像控点测量等场景下的具体应用效果。

关键词：航空摄影测量;矿山;地形;测量

引言：近年来，智能化、数字化技术的发展使矿山地形测量面临着全新的发展与变革，相较于以往的测量方式，航空摄影测量具备速度快、效率高、精度强等优势，因此也在地质灾害预警、地形图测绘及相关数据分析中得到有效应用。

一、航空摄影测量技术原理与优势

1.原理

航空摄影测量技术在应用过程中以高空作业为最基本平台，并通过机载来实现设备的远程遥控。在无人机工作的时候还会辅以光学式摄像机、红外线扫描仪等设备，从而提升数据信息获取的完整性与准确性。在完成数据获取以后，还可以通过各类测绘软件进行分析，以满足不同的测量要求。

2.优势

航空摄影测量技术的优势主要体现在以下几方面：第一，显著减少了设备运输、操作方面的成本，同时降低了外业人员的劳动强度;第二，相关技术的应用可以提升数据分析采集的精确度，更加真实地还原地形情况;第三，受到外界因素的影响较小，具有较强的机动性与灵活性[1]。

二、航空摄影测量在矿山地形测量中的应用

1.数据处理与质检分析

航空摄影测量在数据处理和质检中的应用主要体现在对于数据获取的实时修正以及综合控制上。第一，通过该技术进行测量可以对得到的数据进行加密，保证数据的安全性;第二，以平差计算原则为基础借助有关算法可以对局域网数据展开进一步分析，提升数据质检水平;第三，在完成数据采集后还可以生成三维模型对数据进行过滤与校正，有效开展数据的实时控制;第四，测量过程中还可以设计精度坐标确保其可以实现1：1000拟合，降低误差概率。

2.提升测量精度

结合以往的测量技术来看，在进行数据获取的过程中往往会受到自然环境等外界因素的影响，从而降低数据精度。而航空摄影测量可以最大限度地规避自然条件影响，并通过三角矫正法解决测量盲区带来的问题。与此同时，航空摄影测量还可以满足多次补摄需求，避免了因影像虚化而产生的误差，实现数据精度的显著提升。

3.地面测量控制

无人机进行摄影测量时存在的摄影死角问题会在一定程度上影响数据获取，因此在测量之前可以设置地面控制仪，通过地面无人机双向测量来提升数据精度。在设置地面控制仪之前需要布设相应的监控点，提升对地形变化的适应能力。在此过程中，应根据地形的具体变化情况调整测量密度，监控地点应尽可能布置在山体地形等自然地形变化较小的位置上，杜绝监控死角进而实现全方位测量。值得注意的是，相关人员还需要在测量区域外也进行监控点布设，中间的边界控制基点一般在边缘轮廓航线以内，且边界航线两侧的监控点半径应控制在基准点范围内，从而实现对地形的整体控制。

4.像控点测量及空三加密

像控点测量很大程度上影响了矿山测量制图精度，通常在进行数据采集的过程中，可以借助CORS结合RTK来完成相控点数据的采集。与此同时，在对参考站数据进行测算的时候应选用应用性能强的GPS设备来提升定位精度，进而提升后续坐标参数转换工作的精确性。而空三加密就是空中三角测量通过少量控制点对平面坐标和高程数值等的计算，同时需要经过三次加密来对图像质量进行校正[2]。其中，在控制自由网平差工作的时候，需要进行粗差精度分析，并将误差控制在半像素值以内;而开展联合平差有关工作则需要导入外业像控点数据，进而实现对后续模型平面和高程误差的有效控制，使其可以更好地满足精度要求。

（一）DIG、DOM生成制作

在完成空三加密之后以相关测量数据为基础完成矿区立体模型的构建，并通过PixelFactory等软件完成数字线划图的绘制。完成之后需要对其中的地形地貌类别进行内业判读绘制，而对无法完成的部分则需要进一步开展外业调绘和补测工作，从而保证数据精度的提升。除此以外，还可以借助数字微分纠正法配合精度较高的数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）完成数字正射影像图的制作，注重对数据以及色彩的调整，提升拼接线对矿山地形图的适应性，避免因影像错位、色彩不均等问题而降低测量质量。下图为通过航空摄影测量拍摄的DOM正射影像图。

三、航空摄影测量应用案例分析

1.区域概况

本文以某矿区为例，整体航摄面积约为1KM2，南北长约1KM，东西长约0.9KM。其中最高海拔为1532米，最低海拔为1399米，其整体环境适合无人机测量作业。本次航测作业采用的是飞马D200无人机航摄系统。

2.测量实施

结合航摄区域数据以及相关参数来看，整体测区面积较小，加上地形良好，有助于获取高精度的测量数据。同时，飞马D200无人机航摄系统携带高精度IMU惯导系统，进而也可以提升POS数据精度。整体测量区域内布设2个检查点、10个像控点，航摄基准面为1463m，航向重叠80%，地面平均分辨率为6.5cm。与此同时，在测区内还采用网络RTK采集相控点坐标数据，确保可以将平面坐标分量较差与垂直坐标分量较差控制在2cm、3cm以内。

3.数据处理

结合空三加密测算结果来看，检查点的平面残差与高程残差分别是4.25cm与2.1cm，进而有效满足《低空数字摄影测量规范 CH/Z 3003-2010》中的相关规定。随后，还需要借助三维EPS成图软件对地形线划图进行矢量化处理，完成之后再进行修改整饰工作，完成测区1：1000数字正射影像图绘制。值得注意的是，为了保证航测数据的精确度和准确性，必须根据矿山地区的实际情况与具体等级制定合理的处理方案。

四、结语

综上所述，航空摄影测量技术对矿山地形测量中展现出十分突出的应用价值，其可以有效应用到数据处理与质检分析、提升测量精度、地面测量控制以及像控点测量及空三加密等多種场景下。同时，相关技术的应用还可以提高测量效率、减少人工成本，因此在后续测量工作中有必要加强对相关技术的应用与研究。

参考文献：

[1]龙凌媛.无人机航空摄影测量技术在矿山测量中的应用研究[J].无线互联科技，2020，17（18）：11-12.

[2]任本伟，彭占山.无人机航空摄影测量技术在矿区地形测量中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2021，44（04）：202-203+207.