无人机航空摄影测量技术在矿山测量中的应用

2022-11-24杨思旋

有色金属设计 2022年1期

杨思旋

(贵州省地质矿产勘查开发局一0一地质大队，贵州凯里 556000)

0 引言

在我国经济飞速发展和转型的过程中，矿山测量利用无人机航空摄影的测量技术对于从业人员了解矿山整体环境有着重要的影响。在我国目前的矿山测量中，利用无人机航空倾斜技术进行矿山的测量工作，有效降低了测量的成本，提升了测量工作的效率，提高测量数据的准确性和真实性，是目前我国社会中一项重要测量技术。

1 无人机的航空测量技术发展情况

在摄影的测量技术发展过程中，无人机的航测技术有着明显的优势，无人机可以实现在低空飞行，并且有着极快的反应速度，还可以随时进行拍摄，相对于传统测量设备，无人机航测有着极强的性价比。无人机在进行航测的时候对矿山的地形和气候没有具体要求，其适应性较好，同时其拥有高精度的快速建模能力等，这就使得无人机航测技术在较多领域受到了极大的青睐。在我国的无人机品牌中，大疆、飞马以及科卫泰等一些品牌的航拍仪器都得到了发展和进步，在性能不断提高的同时，尺寸等方面的指标也在不断地精细和优化。高精度和高分辨率的航摄数据能满足需求者对清晰度以及真实性的要求。尤其是在矿山的测量中，无人机航拍有着明显的优势，这主要是在不同的地质环境以及地貌等高差变化较大的情况下，表现出了极佳的适应能力，并且还能进行三维模型的数据分析工作，弥补了人工实地测量传统工作模式的弊端，有效地实现了非接触性的操作效果。

2 无人机航测在矿山测量中的应用优势

无人机作为一个科学技术发展的产物，其在航空摄影中的测量技术有着非常广阔的应用前景。

(1)无人机的航测技术，降低了人的劳动强度。传统的矿山测量工作，需要将大型的测量设备转移到测量目标的现场，但矿山一般地形较为复杂，交通不便利，地物测量需要人实地逐点实测，这就增加了从业人员的身体负担，增大了工作人员的工作强度，而无人机航测，采用非接触式遥感方式进行数据采集，降低了专业技术人员的作业强度。

(2)无人机的航测技术提高了矿产的测量效率。其具有高效快速、作业周期短的特征，在矿山的测量中，利用无人机的航测技术可以大大的减少相关工程消耗，避免人力资源的浪费，项目工期减少30 %以上，提高了测量的整体作业效率。

(3)利用无人机的航测技术降低了矿山测量成本。利用无人机航测就可以减少传统矿山测量中大型设备和相应人力资源的使用，外业生产成本费降低50 %左右，有效地降低了测量中产生的人力和物力成本。

(4)无人机航测技术有较强的灵活性。无人机是一种小型的测量设备，便于在矿山测量中进行携带，在测量中受客观因素的影响较小，设备自身就有很强的灵活机动性。

(5)无人机航测数据精准性较高。无人机在进行航测中是以计算机的技术为基础，增加了遥感和扫描以及定位等技术，在实际的矿山测量中有着较高的分辨率和精准的定位系统，除提供专业地形图外还能提供使用户易懂、信息丰富、直观易懂的正射影像及三维模型等产品，实现了矿山地质以及地形和地貌等的真实投影。

(6)无人机的航测技术有着较高的安全性。利用无人机的航测不需要人为的进行实地测量，减少大量外业工作量，测绘成果主要由内业完成，极大地降低了作业员外业安全的风险系数。

3 无人机航测技术在矿山测量中的具体应用

3.1 无人机航空的摄影测量技术

通过综合考察矿区中的具体情况以及摄影面积和周边的环境、气候等条件，利用飞马D2000型的无人机来进行摄影测量，这个机型的无人机续航时间为1 h，工作人员根据矿区进行航线的规划设计。在实际的航摄中，获取地面3 cm的分辨率，航拍的倾斜角不超过5°，整体的偏角不超过15°，为无人机航拍飞行的基本要求。在航拍之后便可以获得一个清晰且真实的矿山航摄数据。

3.2 像控点的测量

在无人机的航测中，像控点的布点以及量测的精度等决定着大比例尺在矿山测量制图中的精度。像控点的测量主要是采用了连续的运行参考系统CORS，并结合了RTK进行像控点的数据采集，之后利用参考站的具体数据进行计算，同时利用高精度以及性能较好的定位设备，有效的锁定卫星，提高测量的精准度，促使后续的坐标参数之间转换可以更加的精准。然后，通过利用CORS基准站将数据进行同步计算，进而可以获得一个更加精准的像控点，满足之后的数学计算需求。

3.3 空中的三角测量

空中的三角测量主要是依据野外进行实际测量的极少数地面控制点，通过在室内确定所有影像的外方元素，在进行加密之后，需要进行相关的测图工作，进而求得内业的控制点以及高程的坐标测量方法。加密点作为内业的控制点，这是摄影测量中的重要环节。通过无人机来开展空中的三角测量可以减少大量的野外控制和测量工作，进而提高企业的工作效益。目前，在全数字化的摄影测量中，由计算机以及数学影像的立体观测并加上适当的人工干预即可完成空中的三角测量，并通过影像纠正技术及影像镶嵌技术实现数字正射影像生产；通过三维模型重建技术实现实景三维模型的生产。这种方式有效的减少了测量的工作时间。

3.4 数字线划图数据的采集和内业的成图

基于实景三维模型，进行地貌和地物要素的采集，按照编码分层的方式进行采集。地貌和地物的要素采集，采取由“内业定位，外业定性”的方法，内业对在立体上能够判定，有把握的地物、地貌要素用图式相应符号直接表示，地物的采集要考虑地物之间的相互关系(如：道路与桥等地物之间的关系)，尤其是针对公路，铁路以及附近相关的附属设施等的采集。针对矿山地形，特别要对洼地、盆地等负地形的高程数据的采集，同时要注意矿洞、探槽等地质工程点三维坐标的准确标定。对遮盖、隐蔽和影像不清地物(电线走向)和地貌的进行标注处理，由外业补调、补测完成。在外业调绘数据采集进行之后，就可以开展内业图形编辑工作，主要工作内容是对图面的美化等工作，具体包括线形编辑、符号的填充、属性标记、图廓整饰等内容。

3.5 航测新产品实景三维模型在矿山中的应用

实景三维模型是实地全貌的真实反映，可360°角度观察整个矿区全貌与细部特征以及周边环境，在实景三维模型中导入拟选的矿区界址线，以及影响范围线，可到直观的查看影响区域的电塔、农田、居民点、水库、交通等状况，为矿山选址的可行性研判提供真实的依据；同时能快捷的查询出地物的长度、宽度、高度，根据这些数据，可以快捷实现剖面线三维坐标的提取，直接标定剖面线的两端，设置好采点间距，即可一键提取。同时通过对违法矿区实景三维建模，展示非法开采的现状情况，可以量测开挖的范围，开挖的土石方量，高清的影像解译矿石岩性，为执法部门依法办案提供真实的证据。