浅析无人机倾斜摄影测量技术在矿山治理测量中的应用

浅析无人机倾斜摄影测量技术在矿山治理测量中的应用

陈英开 徐宝均 王小胜

浙江土力工程勘测院有限公司

摘要：近年来，无人机倾斜摄影测量技术被广泛应用于多角度测量，该项技术是以无人机摄影技术为基础通过多角度多方位来进行相应的数据测量，起初这项技术主要为应用于建筑垂直面的数据测量中，但随着我国无人机发展越来越迅速，相应的测量技术逐步完善。鉴于此，本文对矿山治理测量中无人机倾斜摄影测量技术的应用进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：无人机倾斜摄影测量；矿山测绘；应用

一、无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术是在无人机垂直摄影技术的基础上发展起来的，解决了无人机垂直摄影技术只能获得垂直方向航拍影像数据的弊端，攻克了多角度、多方位获取测绘区域地面信息的技术难关。无人机倾斜摄影测量技术早期阶段主要应用于建筑物外立面纹理信息的获取上，在矿山地形测量、工程测量等领域应用较少。随着动态GPS技术、图像融合处理以及多元数据处理系统的快速发展，解决了倾斜摄影数据处理难的问题，其应用领域也越来越广泛，如地形测量、工程测量等。无人机倾斜摄影测量技术在应用过程中主要包括地面控制测量、影像数据预处理、空中三角加密处理以及地形图成图输出等流程（图1）。

二、无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用

1、控制测量相片技术

运用适当的方式控制测量相片，进而提升相应的测量工作的准确性，为后续绘图工作提供一定的数据支撑。另一方面，相关的工作人员在进行测量过程中，一定要完全根据有关的标准去设置检查点。所以相关人员在确定控制点的时候，需要注意：首先，要根据实际的需求来科学合理的划分地图中的区域，要确保在大纲的轮廓上有相应的控制点，保证路线的长度大于基线，最近的地方大于100米左右。其次，路径上的两个预定点到达径向路径长度的位移点，这个位移点需要比基线的一半还要小。再者，仔细的说明跟这个位置选定区域的对应的控制点地形。最后一方面需要注意的，就是在进行山区控制点选择过程中，需要选择一些平坦或者是多山的地形，以此来提高测量的精确性，如果控制点区域内的地形有较小的改变，则会提升倾斜摄影测量的精确性。

2、倾斜影响获取和预处理

在进行无人机航摄工作的时候，需要设置合理的航向，掌握测绘区域的实际情况，充分分析无人机的性能参数，设置合理的飞行时间和飞行时段，如此外业的倾斜摄影工作也能够更加顺利地进行。在进行航空摄影的时候，能够得到多个视角的拍摄影响，对于相关的影像控制点以及加密点坐标的自动拍摄，也能得到相关的影视资料。如今需要在收集测绘区域数据之后，针对测绘的数据开展预处理，选择拍摄的倾斜影响，摄影到建立的虚拟影像中，如此能够避免地面竖直物体出现重影的问题。

3、内业数据采集与修补测

在进行数据采集之前需要对影像数据进行三维建模处理，这是由于三维建模是数据采集的基础，能够借助倾斜摄影测量自动批量建模软件对不同视角下的倾斜影像资料进行几何校正、平差处理以及多视角匹配处理等操作，进而获得能够反映测绘区域整体地形地貌特征的可视化三维倾斜模型。在上述操作的基础上借助配套的软件对测绘区域的地物地貌进行提取，即数据采集过程中，主要包括：①地物要素的采集，主要以人工处理为主，包括建筑物轮廓、控制点信息、建筑物外侧面边线等信息，能够显著的提高最终数据处理精度；②地貌要素的三维信息采集，主要借助数据处理软件自动化处理，主要包括测绘区域1:1000大比例尺等高线以及相应密度的高程注记点等信息的采集，后期经过人工手动整饰、取舍后可投入使用；③遮挡问题处理，对于遮挡严重的区域或者地形地貌有争议的区域进行标注，使用其他辅助测量方法进行补测、调绘等处理。

4、数据采集与三维建模技术

通过多种有关软件的处理，能够得到矿山地区的三维模型。对于矿山地区地形的三维模型来说，它可以为后续的数据采集工作提供有力的支撑，相应的工作人员通过应用能够支持一定角度记录的数据处理软件来收集典型的数据信息，其中主要包括了三方面的内容：第一，通过手动来采集相应测绘区域内的图像控制点内容；第二，自动采集区域的三维信息。就是自动的提取相关轮廓以及高度点信息，只需要手动操作就可以了。第三，收集数据的过程中，需要按照发布的地形图的比例来确定登高距及高程注记点的距离。在实施上述环节的数据采集工作的过程中，有关人员需要完全根据国家的标准规范实施，最大限度的保障采集数据的可靠性，给后面工作的顺利实施奠定基础。

三、应用实例

以某矿山工程项目为例，海拔350m，为山地地形，地势相对平坦，测量范围内无大型障碍物。在前期勘察中需要按照工程项目设计方案先进行矿山地形测量。经测量方案比较后，认为运用无人机摄影测量可以更好的满足其测量需求。经讨论决定采用某型无人机开展矿山地形测量工作。要求如下 ：①采集全矿区数据信息 ；②绘制地形图 ；③比例尺为1 ：1000。

应用要求及标准设置。首先，根据矿山地形测量需求，对矿区一般情况进行全面而具体的调研，其中包括客观因素的摄影面积、周边环境、地形地貌、气候条件 ；主观因素方面的测量要求，如测量范围、测量比例、测量绘图等。综合考虑无人机摄影拍摄采用大疆精灵 Phantom 4 RTK,任务完成后，影像效果标准要求满足清晰、均匀、饱满。

1、数据采集

本次无人机摄影测量在该矿山地形测量中的数据采集，主要选择了大疆自带系统，它的主要特点是全数字摄影测量 ；其属性具备数据采集的自动化处理功能 ；其中的数据采编入库、数据处理，都非常精准。在该系统的使用中，最主要的部分是完成并建立立体模型，并利用数字线划图与数字正射影像技术，实现DLG与DOM数字影像生成制作。

2、像片控制测量

该矿山工程项目中的地形测量区域，山地地形特征突出，经分析选择区域网布设方案。具体是在主要航线方面，选取2条或以上平行线作为基础飞行线路 ；然后，根据拍摄测量需求进行平高控制点的分布设置，要求标准点位精准设置在每对像控点，间距标准要求在4条基线以内。另一方面，考虑到精度要求，为了从技术层面做到质量有效控制，采用强化加密像控点的方法。具体的操作限定在不规则区域内，针对凹角处进行高程点设置，针对凸角处进行平高点设置。需要说明的是，此次作业中，对高程控制点的平面左边进行了精准测量，其目的旨在为加密控制点的质量提供安全保障。

3、全数字空中三角测量

在无人机摄影测量的高空作业中，一般都采用“三角定位”，也就是利用三角测量方法，确定数据的真值，一般要求匹配的采用带有影像拍摄及自动化处理功能的软件，本次所选的2000万像素相机中匹配的软件为Pix4D。它比较的优势集中在三角测量应用时，航拍数据转换速度快、专业化处理程度高、无需人工干预即可进行数量级较大的影像高速处理 ；尤其是在二维地图绘制与三维模型建模方面，满足了专业化使用要求，精准化标准输出。在该矿山地形测量作业中，体现了针对原始影像的自动校准功能。

4、成果提交

根据矿山地形测量工程应用的相关规范，结合本次所选的比例尺，实地测量的数据均符合CH/9008.1-2010版本，《基础地理信息数字成果1:500、1:1000、1:2000数字线划图》的规范要求。其中根据软件对地形图进行绘制（1 ：1000），其图像如下图2所示。在完成精度检测后，对本次无人机摄影测量结果进行全面的复审，并组织讨论组分析其结果，确定对该矿山全景测量中，数据精准、影像完整、绘图符合设计方案要求的基础上，经过质量审核与验收，写定综合性评估报告，一并提交矿山地形测量管理相关部门。

结束语

总的来说，本文研究了无人机的使用配置，并且分析了矿山地形测量和无人机在成图时期的实践使用，借助无人机能够消除传统测量方法存在的不足之处，可以有效地满足小区域测量的工作需求，这样也可以提升数据的真实性和客观性，对于工作人员来说，需要严格地参考相关的流程来开展操作，这样就能够提升地形图的制作精准度，更好地满足生产需求和设计需求，有效地显示出无人机测量的价值。

参考文献

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