无人机倾斜摄影测量技术在矿山监测中的应用

无人机倾斜摄影测量技术在矿山监测中的应用

严,瑞

哈密和鑫矿业有限公司  新疆  哈密  839000

摘要：当前，在我国社会经济一体化发展新时代，对于各种矿产能源的需求量与日俱增，促进了矿产行业的发展壮大。在对矿山开发不断深入过程中，也同样带来了一定的问题，采取有效的矿山监测措施，更加契合于可持续发展理念。应用无人机倾斜摄影测量技术于矿山监测中，可以凭借其灵活性与适应性带回准确的数据信息，能够很好地应对矿山地质情况较为复杂的问题，为后续的治理措施提供重要的数据支持。

关键词：无人机倾斜摄影测量技术；矿山监测；应用

引言

随着我国矿产资源开发力度的加大，对矿区地形地貌的影响以及对矿区周边生态环境的破坏也愈加严重。当前，由于矿山开发而导致的安全隐患不少，比如：地面塌陷、山体滑坡、泥石流等自然灾害频发。此外，矿山开采过程中的废弃物不仅占用土地，也破坏了矿区植被。要准确了解矿区环境的破坏现状，为土地复垦工作的顺利开展提供数据支撑，就需要对矿区进行精准测量。

1无人机倾斜摄影测量技术概念及原理

1.1概念

倾斜摄影是在航拍场域中，进行相应的倾斜角度对地面进行对象化航拍。无人机倾斜摄影采取统一平台搭载多种摄像传感设备，使用多个角度对对象进行倾斜角度的摄影，此种方式克服了传统的垂直拍摄的劣势。无人机摄影技术的迅速发展推动着摄影航拍技术在多个领域的广泛应用，对地面上的物体可以进行三维模型的获取，相较于传统的摄像技术，成像技术更加成熟，因此，在此基础上，无人机倾斜摄影实现了对传统拍照技术的超越。目前，无人机拍照技术已经广泛地运用在地形图测绘和城市三维建构等领域上，实现了对倾斜摄影技术的广泛应用。此外，倾斜摄影技术还可以捕捉地形的细节和纹理，使测量结果更加丰富和可靠。无人机倾斜摄影测量已经在许多领域得到了广泛应用，包括土地测绘、城市规划、环境监测等。无人机倾斜摄影技术作为一种新型的测量方法，具有多方优势，为传统测量方法带来了革命性的改变，并为提供了更多的选择和可能性。

1.2原理

无人机倾斜摄影测量技术是在无人机平台上搭载不同角度的多镜头相机的同时，获取多个角度的影像数据；或者搭载单个相机，变化相机角度，多次拍照获取其多个角度的影像数据。其技术原理不同于垂直航空摄影方式，垂直航空摄影相机主光轴垂直向下，对地物的侧面信息采集较少，无人机倾斜摄影测量技术解决了这个问题，通过无人机超低高度飞行，多相机、多角度摄影或单个相机多角度摄影，获取地物顶面和侧面的高分辨率、高清晰度影像，通过数据处理构建实景真三维模型。

2无人机倾斜摄影测量技术在矿山监测中的应用

2.1像片控制测量

经过精心的规划和设计，在测量区域内安排了平高像控点，以便更好地满足无人机飞行拍摄的需求。这些像控点的安排不仅考虑到了空间上的视野，还考虑到了实时的环境变化，从而使得整个测量过程更加高效、准确。当前，由于像控点的数量众多，因此，必须采取有效措施，以小木桩为主要标志，以促进无人机的拍摄。因此，在使用无人机航空摄影测量技术时，像控点的重要性不可忽视，必须加大对它们的关注和重视，以保证测量结果的准确性和可靠性。第一，为了确保无人机拍摄工作的质量，应当科学选取控制点，并根据实际测量区域的情况和测量要求，确保控制点的布置是合理有效的。在线状地物交角良好的交点上或者点状地物中心，可以安排控制点，以达到最佳的拍摄效果。第二，为了更好地完成无人机航空摄影测量，必须全面掌握控制点的整理工作。这包括对测量区域的正面、平高点以及高程点的精确控制。在这个过程中，必须以控制点的刺孔为基础，来完成地形绘图。一般来说，会清楚地指定圆形的直径，大部分都是7mm，还会把平高点的颜色设定为红色，把高程点的颜色设定为绿色，这样可以为无人机航空摄影测量技术的后续应用提供重要的依据和保证。第三，为了确保矿区地形测量的准确性和可靠性，应当采用GPS-RTK测量技术，对控制点进行实时观测，并对其高程进行严格检验，以确保测量过程的连续性和准确性，从而提升测量质量。

2.2构建矿山地质勘查三维模型

矿山地质勘查是矿山监测的关键环节，无人机倾斜摄影测量技术在矿山地质勘查中的应用，可以构建出准确化程度更高的三维模型。在进行建模时，基础内容为矿山各大位置的点云坐标信息，与被勘查的矿山地质区域基本特征有机融合，则可以有效连接离散的点云坐标数据信息，组建连续面。建立面构网有助于形成规则性的矩形网络以及不规则的三角网络。矿山地质三维模型是以数字的方式来展现出矿山地形特征的空间特征，获取和展示遥感资料更加便利。采取数字高程模型的方式还有助于体现出矿山勘查过程中的地表形态和特征，自动化生成栅格结构数据集合。而矿山地质正射影像模型相比于上述两种模型来说，其有着更加丰富的表达，直观性和真实性特征也更加显著。

2.3设定无人机航拍航线

当矿山地质三维模型构建完成后，为了确保勘查测绘精度过关，需预先设定好无人机的航拍航线。无人机航拍测绘区域和机场之间的距离不能少于10km，无人机起降位置要优先选择平坦处，周围没有土坑。为使无人机的航拍面积更大，测绘工作区域可以设定在植被数量较少区域，无人机的航拍航线要提前向军方与民航申请，执行航拍测量任务的人员要具有专业资质。统筹规划无人机航行航线，需考虑到机型结构、续航时间与勘查任务根本要求，以此科学选择环形航线与栅格化航线。

2.4航摄姿态角精度

为探究不同姿态角变化对三维建模精度的影响，在原有45°角的基础上，按照60°姿态角重新进行数据测量、内业处理和三维建模。显示建模失败说明，当摄影倾角过大时，会降低摄影重复率，最终导致影像匹配无法完成。对于高差起伏较大的区域，不适合大倾角的摄影测量。为进一步探究大倾角摄影测量是否能够满足平坦地面摄影测量和建模要求，选择研究区附近地势平坦的村庄进行数据测量和三维建模。通过三维建模的结果分析发现，虽然能够利用大倾角摄影对平坦区域进行测量和建模，但是三维建模精度较低，大倾角摄影测量更适合小比例建模结果的显示。

2.5空中三角测量

随着无人机航空摄影测量技术的发展，空中三角测量也变得越来越重要。为了更好地处理这些数据，采用了先进的数据处理系统，它可以有效地抑制外界的干扰，同时可以按照规定的范围内，精确地完成内部和外部的定位，形成一个高度专业的LAN，并且可以将这些数据转换为可靠的信息，以便更好地处理加密点的结果。使用华测Pix4Dmapper航测数据处理系统，不仅可以显著改善测量工作的质量与准确性，还具备极强的操作速度，极大地缩短了矿区地形测量的耗时。此外，该系统还具备快速、专业的优势，是数字空中三角测量的首选。通过利用系统的强大自动化功能，不仅可以将图像信息转换为二维地图和三维模型，而且还可以大大提升测量的效率和准确度。

结语

综上所述，矿山监测中应用无人机倾斜摄影测量技术，可以被用来进行地质精细化测绘、地质灾害治理以及地质勘查等工作，能够根据实际需求，科学操作无人机设备，将无人机倾斜摄影测量技术所具有的优势作用充分发挥出来，实现实时全方位作业，保证勘查安全可靠性以及数据信息准确性，为后续治理措施制定打下坚实的基础。

参考文献

[1]黄永壮,常换燕.无人机倾斜摄影测量在采煤区沉陷监测中的应用[J].测绘与空间地理信息,2023,46(04):209-212.

[2]王燕阳,梁雪.探究无人机航拍测量技术在地质矿山治理领域的应用[J].中国金属通报,2022(10):150-152.

[3]袁晗.低空无人机倾斜摄影测量实景三维模型构建研究[J].智能城市,2023,9(03):64-66.