无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用研究

无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用研究

李廷领

云南锡业集团（控股）有限责任公司大屯锡矿   云南个旧661000

摘要：无人机倾斜摄影测量技术利用无人机上的倾斜摄像机对监控对象进行多个角度的拍摄，并利用三维模型处理系统进行影像处理，自动生成数字高程模型、正射影像和实景三维模型等。相对于常规的测绘技术，无人机倾斜摄影测量技术可以快速获取、处理和应用三维地理信息，利用摄影记录测量对象的真实场景，测量结果丰富。此外，还具备三维分析量测功能。无人机技术是一种机动、灵活、高效、快速、高频监测、成本低廉和资料精度高的先进技术，可全面适应矿山测绘要求，对于矿山测绘而言，无人机技术具有独特的优势。无人机倾斜摄影测量技术的发展在矿山测量方面的优越性日益显现，在今后的发展中有着很大的空间，且会促进采矿行业的发展。

关键词：无人机；倾斜摄影；矿山测绘

1 无人机系统

无人机是航测遥感技术中非常关键的飞行平台，在选择类型时需要关注以下几点：第一，充分了解无人机的性能指标，确保设备的安全性和可靠性；第二，把握无人机的荷载能力，是否可以满足任务执行所提出的搭载要求与安装需求；第三，将控制精度调高，其中包含着飞行航迹的精准度以及航空控制的精准度等，严格按照相关规范执行；第四，判断无人机对于外部环境的适应性，提前测试气候条件和地理环境，防止在无人机飞行过程中出现因环境因素所导致测量精度降低或无法飞行的情况；第五，了解无人机的续航、速度、有效控制距离和操控是否便捷等。

当前应用频率较高的无人机类型有：第一，旋翼无人机，它的应用优势体现在，操作便捷，起飞和降落都十分顺畅安全，能够低空飞行与空中悬停，可以获取较高分辨率的影响。应用缺陷体现在，需要采用电动发动机，续航时间短，速度不达标，有效飞行和控制距离等功能容易受限，需要频繁起飞降落和更换场地才能获得精准数据，实际工作效率不高。飞行过程中受气流影响过大，无法灵活地控制飞行姿态。第二，固定翼无人机，它的应用优势体现在，搭建汽油发动机，能够延长续航时间，飞行速度较快，能够提高航拍效率[1]。飞行过程的控制具有较高的精准度，获取图像的分辨率较高。应用缺陷体现在，对于场地有特殊要求，起飞和降落场地都要保证空旷且平整，在一些人口密度小的测区使用会受到诸多限制，实际飞行高度需要到达一定水平，速度非常快，清晰度与分辨率得不到保障。第三，垂直起降固定翼无人机[2]。它融合上述两种无人机的应用优势，起飞和降落后能够采用旋翼无人机的方式，巡航则开启固定翼无人机的方式，这样能够确保操作的便捷，提高作业效率，是当下研发和应用的主要机型之一，但是续航还存在一定的缺陷亟待完善。

随着无人机技术水平的不断升级和发展，日后会慢慢诞生更加丰富的无人机类型，给用户提供更多样的选择，比如DW-150W型无人机和DW-X402H型无人机，它们的技术参数分别为，DW-150W：翼宽为3.29m，最高起飞治疗围38kg，实用升限为6000m，续航时间为5h，机长为2.2m，最大载荷量为10kg，巡航速度为100km/h，能够抵抗6级风。DW-X402H型：轴距为1200mm，最大起飞质量为18kg，实用升限为4500m，续航时间为40分钟，机高500mm，最大载荷6kg，巡航速度在1km/h～36km/h范围内，能够抵抗5级风。在选择无人机时需要重点考虑测区的范围和环境，选择合适类型与恰当型号的无人机，如果测区的范围大，人口分散，适合选用固定翼无人机；如果测区范围小，人口密集，适合选用旋翼无人机，确保获取的地物摄影清晰明确。

2 无人机倾斜摄影测量应用

2.1 在开采规划中的应用

矿山开采之前，技术人员要全面收集和调研矿山资料，制订完整的采矿方案。在设计规划中，合理应用无人机测绘技术，收集矿山地貌、标高信息，向电子计算机传输数据，制作矿山地图，确保矿山测绘的精密度。在技术应用中，通过CDA软件测量矿山环境，向系统软件传输信息与数据，建立三维图像，深度剖析矿山与环境。注重施工方案优化，找寻施工问题。在规划过程中，将倾斜摄影数据库作为载体，掌握矿山的结构特点，提升建设工程、城市规划的匹配度，提高工程项目的有效性。按照倾斜摄影技术获取矿山地面影像，开展空三角测量。获取测量结果后，进行影像数据的捕获与查找，建立矿山的三维模型，科学计算和分析数据。在掌握各类因素后，开发矿山。

2.2 像控点测量

无人机倾斜摄影测量一般都是通过一个基地台来完成，在实际的使用中要注意以下方面：首先是建立一个实时性的资料。当无人机倾斜摄影法用于矿山的现场测量时，无人机操作员必须建立现场的实时资料，保证无人机和接收机之间的通信顺畅，从而判断出移动点的确切方位，使矿山的坐标数据能够平稳地转化；在此基础上，对飞行水平和无人机的高度进行了调整，并对各基站的通信进行了详细的设定，为下一步的测距打下了良好的基础。其次，保证单个基站在任何时候都能保持较好的观察状态。矿山监控人员要保证单个基台时刻处于较好的观测条件，才能有效地改善像控点的测量精度；为减少仪器对测试的干扰，在进行实验前必须对所有仪器进行初始化，根据现场条件设定仪器的参数，从而得到精确的定值。最终通过多次测试得到了平均数值。为保证像控点的精确度，每个工作人员都要做三次无人机倾斜摄影的测定，如果有一个与其它的资料有很大差异，就应该放弃这个资料，然后再计算其它资料的平均数值，而且在每一项工作的起始和最后，都要检查一个已知的像控点，以减少测量错误和外部因素的干扰。

2.3 数据处理

无人机倾斜摄影测量技术的数据处理可以分为两个部分：第一，无人机测量。当无人机飞行到测点上方时，根据预先设置的方法对矿山进行了测量，获取了矿山的相关资料。与此同时，无人机必须与地面接收机进行通信，以便于无人机及时向接收机发送数据。当地面接收机收到无人机的影像资料时，由全数计量台进行空中三角形测距，计算出对应的数值，再导入全数码检测器，将无人机所测资料进行复原，以获得三维影像资料，便于日后资料的整理。第二，规范的数据处理。采集了矿山三维建模和影像后，工作人员必须根据有关规定采集矿山地形地貌、地质条件的资料，并将其转换成具有象征性的分图资料。然后，按照设计要求、规范等要求，将实测资料与无人机倾斜摄影影像进行比对，在修正误差的同时，还应增加资料缺失的地方。在此基础上，采用CAD等平面设计软件对采集到的资料进行初步的剪裁，得到了矿区的大体形状，并将其存储起来。

2.4 空三角加密测量

获取矿山测绘数据后，预先处理影像学信息，校准、旋转影像信息的畸变。利用上述操作，可以完成空三角测量，弥补传统垂直监控数据的采集缺陷，实现多角度、多方位的拍摄监控数据，获得全面的监控数据。在测绘行业中，无人机测量技术会受到建筑、树木的影响，极易出现显像盲点。此种情况下，为了确保拍摄的清晰度，要加密测量空三角，自动备份信息并解码。

3结语

无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中起到了重要的作用，既提高了监测结果的准确性，又保障了监测结果，使矿山测绘信息更为全面，测量效率更为高效。在矿山测绘中应用无人机倾斜摄影测量技术，必须严格遵循流程要求，全面掌握测区地理情况、确认目标、申请空域飞行、设计航线参数和布设检查点。无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用，使矿山测绘质量逐步提高。

参考文献：

[1]张素杰,李瑞,李小虎等.无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用[J].电子技术与软件工程,2020(24):122-123.

[2]寇延鹏,韩力.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用[J].冶金管理,2020(17):91-92.

[3]李哲. 基于无人机倾斜摄影测量技术的废弃矿山测量[D].华北理工大学,2020.