数字化测图技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用

数字化测图技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用

杨雪萍

 河南省永联民爆器材股份有限公司   河南 郑州 450000

摘要：矿山大比例尺地形图测量是矿山找矿勘查工作、探矿工程以及矿山建设的基本依据，同时也是矿山地质灾害隐患点排查的主要数据支撑。传统的矿山大比例尺地形测量工作不仅外业工作量大、效率低，而且容易造成人为误差，最终降低地形图的精度。随着我国北斗系统的广泛应用，推动了实时动态定位技术的发展，使得数字化测图技术在各领域中的应用越来越广泛，如倾斜航空摄影测量技术等。基于此，本文针对某矿山对地形图精度要求高和测量周期短的基本需求，以倾斜摄影测量技术为代表，分析数字化测图技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用。

关键词：数字化测图技术；矿山；大比例尺；地形图测量；应用

1无人机倾斜摄影测量概况

1.1无人机基本概况

无人机倾斜拍摄是以无人机为服务平台，配备倾斜航空相机及其高精度防抖云台相机等机械设备，并配备高品质能量相对密度储能电池等仪器设备。所选无人机的最大航行速度为10米/秒，最大持续时间为50分钟。具有全自动归位功能。倾斜航空相机由南方测绘数据企业制造。该仪器设备克服了垂直航空摄影技术只能获取垂直方向图像数据信息的缺点，完成了测绘工程区域内航空公司全方位、多方向的目的地获取图像数据信息。倾斜式航空相机由1个垂直相机镜头和4个垂直相机镜头组成，可有效减少图像数据信息中的“空白艺术”问题，显著提高地形图测量精度。

1.2倾斜摄影测量技术的基本概念

倾斜摄影测量技术是以垂直航空摄影技术为基础的。该技术的发展是基于实时动态精确定位技术、边缘检测解决方案技术和数据处理方法技术的发展趋势。倾斜摄影测量技术是根据倾斜相机镜头获取不同方向的视频数据信息，从而根据数据处理方法等方法获得精度更高的三维地形地貌数据信息，有利于三维矿山开采、智能矿山和三维山地开采的建设。倾斜摄影测量技术主要包括原始记录的采集、影像控制点的精确测量、空中三角测量数据的精确加密和地图制作。

2矿山大比例尺测图实例分析

研究区以铜铅锌多金属矿为主，矿区地形地貌属于丘陵区，地形变化相对较大。此外，测绘区域属于普查工作确定的可进一步找矿勘查的详查范围，分为南、北两个区块。因此，结合矿区测量范围以及地形地貌等特征，将矿区划分为两个子区块，即Ⅰ区和Ⅱ区。其中，Ⅰ区位于测绘区域北侧，面积相对较大，航线按照东西向布设，航摄范围超出边界2条迹线，旁向像幅超出测绘区域边界50%以上；Ⅱ区位于Ⅰ区南西侧，面积较小，航向超出边界2条迹线，其航线布设方向以测量范围长轴为主，呈东西向展布，旁向像幅超出测绘区域边界50%以上。

2.1原始数据获取及质量控制

原始数据的质量对大比例尺地形图的精度影响较明显。因此，为确保原始数据获取质量应注意以下几点事项：(1)及时检查每天航拍数据的质量，在每天航飞结束后，需要及时对原始3FR格式的影像数据进行整理和预处理，并检查影像数据的覆盖和重叠质量；(2)及时检查影像数据中的相对漏洞和绝对漏洞，若存在，则需要及时的进行补测，补测航线的长度应该超过漏洞两边各两条基线；(3)为了确保航拍过程中POS数据的质量，必须选择天气晴朗和无风或者微风的条件下进行拍摄，尽可能的使得无人机的飞行姿态平稳；(4)无人机在转弯时，其坡度应<20°，否则容易造成GPS信号的失锁，进而影响影像数据质量。

2.2像控点布设及测量

图像控制点的精确测量是提高整体测量精度的基础，图像控制点的布置对测量精度有很大的危害。为提高测量精度，整合测绘项目区地形，影像控制点的布设应遵循以下5个标准：①影像控制点的相对密度应根据地形地貌变化的特点适当调整，即在地形地貌变化较大的区域，如1号航分区，在地貌变化较小的区域，相对密度可适当扩大，相对密度可适当稀释和排列，如导航分区2②图像控制点一般布置在100米以上的侧面方向，导航方向基线为条带1个以上的区域和位置；③图像控制点应以易于识别且无异议的等高线点为主，如山脉位置的地貌变化较小的区域；④图像控制点的布置应尽量避开高层建筑，如高大植物群落；⑤图像控制点的布置应基于重复应用，并可作为其他水平测量点及其精确测量参考点。

2.3空中三角测量精密测量

航空三角网精密测量是提高测量精度的关键步骤。本文选择全数据航空三角测量精密测量方法对开放行业获得的各种基准进行测试和加密。倾斜摄影测量技术虽然合理地弥补了垂直航空摄影测量技术只能获取垂直方向影像数据的缺点，但它使地形侧面的信息内容更加完善。然而，在获取多向和全方位影像数据的整个过程中，仍然难以避免倾斜摄影测量方法中的“空缺”，这使得测绘工程区的精度无法满足测量精度要求。这也是由高大绿色植物堵塞造成的。此时，为了更好地提高测量精度，使获取的图像数据质量满足大比例尺柱状图的测量精度要求，可以将无人机航拍全过程中自动存储的营销期信息系统数据作为方向元素数据，并且可以根据数据校正进行调整，以清除图像数据中的“空白”区域。在航空三角网精密测量的全过程中，选择了光法区域网平差程序流程。方案是根据各影像控制点（高程参考点、高程参考点和加密高程参考点）的坐标系，对影像数据中的“空位”区域进行区域网络预算，以获取“空位”区域的方向元素数据，最后，最终的三维坐标可以在市场销售期间与信息系统的其余数据进行统一调整得到。

2.4大比例尺地图制作

在解决了空中三角测量加密后，通过相对性和肯定性，利用地形图排水矩阵全数字航空摄影测量系统软件采集地形数据，并根据软件系统中自动生成的等值线函数生成1/2000地形数据线图（DLG）。生成的DLG公司文件将接受内部审查。如发现问题，应立即查明原因，对必须补充的应进行现场补充测绘。直至DLG无误后，通过手动处理方式增加其他地理信息标注点，例如完整收集地名、水体、道路和桥梁以及高程。如果是稀有且密集的，则应根据最终地图得出的比例尺精度合理安排，基本标准是地图适当且美观。

2.5测量精度对比

为了分析数字化测图方法的精度，本文随机选择了研究区内的10个像控点进行对比测量，对比方法采用全站仪进行。使用倾斜摄影测量技术所获像控点的三维坐标与全站仪所测像控点的三维坐标基本一致，其中X的中误差为±0.13m,Y的中误差为±0.07m，平面位置的中误差为±0.16m，高程的中误差为±0.13m，其精度完全满足1/2000大比例尺地形图测量的精度要求，说明数字化测图技术能够满足矿山大比例尺地形图测量的需求。

结论

综上所述，倾斜摄影测量技术是数字化测图技术中最为常用的一种测量技术，该技术在矿山大比例尺地形图测量过程中具有明显的应用优势，如大量的减少了外业测绘工作量，提高了测绘效率，且获得的地形图精度完全满足现代化矿山建设的基本需求。因此，在今后的矿山大比例尺地形图测绘中，应尽可能的采用数字化测图技术，不仅提高了测绘效率，而且对提升地形图的综合利用效率意义重大，如在地质灾害治理等方面的应用。

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