无人机倾斜摄影测量在矿山地质中的应用

无人机倾斜摄影测量在矿山地质中的应用

王衍松

山东鲁泰控股集团有限公司太平煤矿 山东省济宁市 273517

摘要：传统的矿山大比例尺地形图测绘主要采用全站仪、RTK 等大地测量仪器进行，测量工期长，成图效率较低，成本较高。无人机倾斜摄影测量技术可以准确、迅速、高效的获取高分辨率影像信息，因此采用无人机航测矿山大比例尺地形图，工期较短，成本低，精度高，大幅缩短了外业工作量，提高了生产效率。以此为基础，文章主要研究无人机的倾斜摄影技术，探讨在矿山测绘之中倾斜摄影技术的应用作用，探讨这一技术的具体应用。

关键词：无人机；倾斜摄影测量；矿山地质

中图分类号：P231 文献标识码：A

1 引言

最近几年，无人机航拍系统广泛的应用到测绘领域。卫星遥感以及常规航拍技术具有周期长和费用高的特点，并且不能快速的将信息数据进行更新。无人机航拍系统是对以往的航空摄影测量手段做了大量的补充，具有很多方面的优点，比如高效快速、费用低、灵活以及适用的比较广泛等，在较小领域以及难以飞行的区域都可以快速的获取各种信息。

2 在矿山测绘中无人机倾斜摄影技术的作用

2.1 直观展示信息

相较于原有的直拍，无人机的倾斜摄影技术可以拍摄出应测量矿山实际地质情况，并通过图像或者是数据信息形式来表现，也能够利用这一倾斜摄影技术，对矿山三维模型进行建立，这对于确定后期开采矿山技术和重点问题有很大的帮助。

2.2 为管理矿山提供依据

倾斜摄影技术可以为矿山开采人员和管理人员提供很多高清图像以及信息数据，通过运用这些数据，管理人员可准确地掌握矿山地形特点和地势，进而在研究开采矿山程度以及范围采范围方面有更多可依据的资料，这有利于保护矿山生态环境和开垦矿山土地。

2.3 数据多样化

原有的直拍技术只能对矿山二维数据进行提供，在使用倾斜摄影技术之后，可以获得更多种类的数据信息，二维数据的准确性也会提升，还可以使获得的图像通过软件进行三维建模。有关人员通过三维模型可以仔细分析矿山的情况，并合理制定开采方案。

3 无人机倾斜摄影技术的具体应用

3.1 航空摄影

首先要规划好航摄路线，主要设定飞行高度、旁向间距与航向间距、像移量，曝光时间间隔，航片数量等相关参数后，按常规航线方向进行，一般由东向西。在天气好的情况下安排作业人员试飞并拍摄试飞照，为正式作业做好准备工作。准备工作结束后为了确保设备处于最佳状态，需要检修维护航摄硬件，能见度较好的情况下，依照航线进行航空摄影。航摄资料质量包括飞行质量和摄影质量两个依照方面。飞行质量控制主要采用高性能硬件来保证GPS导航，检查GPS导航仪的工作状况，防止因卫星失锁造成GPS导航失效。摄影质量控制：本次航空摄影必须选择能见度大于2000m的碧空天气或少云天气，尽量保持各飞行架次气象条件基本一致。对提交的成果影像要保证单张彩色像片影像清晰，能够正确地辨认出各种地物，能够精确地绘出地物的轮廓，相邻的影像间相同地物色调基本一致，整个摄区的像片色调效果也基本均匀一致。航摄结束飞机返场后，摄影员要采用飞行管理软件，立即对获取的摄站点GPS坐标数据作技术处理，当天评价飞行质量，若有不合格航线立即组织补飞。

3.2 控制测量相片

通过控制照片测量方法可以提高矿山测绘精度，例如严格根据相关的规格对控制点进行设置，在文章例子中，航行有65％的选定行程和60％的重叠程度，控制点设置时应注意以下问题：（1）根据实际需要将地图的地形区域划分为几个分区，除此之外，控制点排列在外轮廓线上，航线一般大于基线，旁边的部分大于约100米；（2）应达到航线两个设定点处的半径路径长度偏移点小于基线的一半；（3）在详细研究对应于该位置上的所选区域的控制点的映射地形地貌，以确保没有原则争议区域或是容易识别区域；（4）如果在山体中选择的控制点，应选择一些平坦或山地地形变化较小的地方，这可以大大提高测量精度；如果在一个小区域内控制点有着较小的范围变化，可以显着提高倾斜摄影测量的精度；（5）布局控制点通常不在有植被或高层建筑的区域中选择，其中控制点容易出现视线障碍，绘制的准确性会降低；（6）不要将摄像机控制点放在大面积的水中；（7）布局控制点应选择交通方便的区域，以便更好地保存数据。

3.3 对点布设情况进行严格检查

根据低空摄影测量内外业对成图精准度的要求，在设计空点时需要按照以下要求进行：首先，在地形比较复杂的区域，无人机航拍之前需要在地面上安装清楚的标志，这些标志可以当作控制点，以便于使穿刺点的精准度和控制点的稳定性得到有效保证。其次，照片控制点需要根据航线分散布置到整个测试区域。需要在同一位置的平面点和高程点分散布置。一般情况下，像控点需要分散布置在相邻航线中间相互重叠的部分，如果航线旁边重叠面积太小，甚至没有重叠的部分，就需要分开布置像控点。再次，因为受外界环境的影响，使布设位置边缘会发生变形，逐渐增大投影的误差，对后期拍摄图像的准确穿刺以及准确解释产生不利的影响。所以，控制点不能布设在距离图像边缘太近的位置。通常情况下，控制点需要布设在重叠点附近的中线<3mm的位置。如果大于3cm就需要单独布设。最后，在分散布置控制点时，尽量符合相关的规定，如可以布设在像主点和方位线呈90°的直线位置旁，像控点同样也可以分散布置在航向方向相互交叉的位置。这次的检查点是在像控点中选择了六个位置当作检查点，检查点主要使用海大V30RTK，利用GPSRTK测量方式测量检点的大地坐标。

3.4 空中三角测量

空中三角测量是根据少量野外实测的地面控制点，在室内确定全部影像的外方位元素，加密后续测图等工作所需要的内业控制点，求得内业控制点的平面和高程坐标的测量方法。加密点就是所解求的内业控制点。它是摄影测量的一个重要环节，通过空中三角测量可以节省大量野外控制测量工作，提高工作效益。目前。全数字摄影测量阶段，空三过程完全由计算机和数字影像立体观测系统加上人工干预完成，是全数字形式的定向元素和定向坐标。加密点的量测采用快速匹配算法自动完成，大大节省作业时间。

3.5 影像数字化

数字影像是后续空三加密和数据采集的基础，扫描质量应从严要求，做好过程控制和检查。影像扫描前应进行仪器检校，检校完成后进行影像扫描。扫描作业时严格执行扫描规程，精心进行影像调整，保证扫描影像清晰、反差适中、框标齐全可见、影像中间应避免出现白块。为后续作业方便，作业时扫描影像像元为25μ，格式为TIF。

4 结束语

总体而言，无人机倾斜摄影在现代矿山建设中的重要地位是显而易见的，其在测绘领域的发展具有非常广泛的范围，并得到了业界的认可。使用无人机倾斜摄影中测绘矿山的地形图，能够获得良好的效果，与地形图平面的误差将会被缩小，也能够良好的控制高程标注点的误差，矿上开采也会因此提升效率以及质量，无人机的倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用，可以完全满足需求，能够得到广泛应用。

参考文献：

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