倾斜摄影测量技术在露天矿山测绘中的应用

倾斜摄影测量技术在露天矿山测绘中的应用

栗东方

身份证号：410225198902281018

摘要：针对矿区是否存在超层越界违法开采问题，可基于倾斜摄影测量技术，通过实景三维模型、点云数据、地形数据及正射影像图等倾斜摄影测量成果，快速分析矿山企业的开采破坏区域情况。为加强矿产资源管理，合理开发利用矿产资源，保证合法开采权益，有效避免矿产资源开发利用违法违规行为的发生。本文基于倾斜摄影测量技术，通过实景三维模型、点云数据、正射影像等数据，快速、精准、高效地获取矿山区域的地理信息数据，提高工作效率和工作质量，分析露天矿山开采破坏区域是否存在超层越界违法开采情况。

关键词：倾斜摄影测量技术；露天矿山；执法监察；应用

文章简述了倾斜摄影测量技术在露天矿山开采中的优势，不仅能快速、准确监察，而且能大幅度提高工作效率，降低生产成本，提升准确性和高效性，为其在露天矿山执法监察中的应用提供参考。

1倾斜摄影测量技术

1.1系统组成

倾斜摄影是利用倾斜相机获取地物信息的一种新型的航空摄影方式，一般由飞行平台、5镜头倾斜相机、POS系统组成，通过设置重叠度、航高、坐标系等参数进行设计航线，同时从垂直和4个侧视等不同视角采集影像，经过影像预处理、进行光束法区域网平差、多视影像匹配、DSM生成、真正射纠正、三维建模等，获取地面不同角度丰富的纹理等信息，从而获得真实地物的实际场景。

1.2优势分析

倾斜摄影测量能够在地形复杂、人工不易测量的地方发挥优势，为矿山监察工作提供了新的测量方法。它具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，能真实地记录摄影瞬间矿区地表任意角度的影像信息和三维坐标信息，弥补正射影像的不足。倾斜摄影测量技术不仅缩短了外业工作时间，解决了由于天气等外因造成的工作延误，而且把原本大量的外业工作转变成内业工作，极大地降低了外业技术人员的工作强度，提高了工作效率。

倾斜摄影测量利用其生产的三维实景模型，建立虚拟的全方位矿山景观，可进行多角度漫游，体现矿区的全貌及细节，使人有身临其境的感觉。通过先进的定位技术和精确的地理信息，便于了解整个矿区的变化区域是否存在超层越界违法开采情况，有利于对矿山资源量专项监察，为建设绿色矿山提供有力支撑。

2实景三维模型在矿山执法监察中的应用

实景三维模型表面纹理颜色与实际情况无异，在浏览过程中可以进行放大、缩小、移动、多角度观看等操作，给人直观的印象，也可以在较高精度的实景三维模型上进行高度、长度、面积、角度等实时测量。利用成果数据能够从多角度、多方位等方面直观反映地形、地貌、地物的真三维场景，还具有纹理清晰、位置准确、具有现势性的优势，实现了矿区信息化和可视化的完美结合，有利于快速了解整个矿区地形地貌以及开采区域等细节面貌。

3数字正射影像在矿山执法监察中的应用

随着经济社会的发展，数字正射影像图具有精度高、信息丰富、直观性强等优点，并且数据结构简单，有良好的判读与量测性能，具有生产与更新周期短的优势，广泛用于各个行业的工作底图。在矿山执法监察中，数字正射影像图能提供大量的信息，以直观、详实的影像反映实地踏勘中的盲点。

4倾斜摄影测量技术在露天矿山执法监察中的应用

倾斜摄影技术是现代矿山测量中必不可少的应用技术之一，对矿山测量精准度的提升具有重要作用。利用倾斜摄影测量技术制作露天矿山监察区域的点云数据、数字正射影像（DEM），并对实景建模成果进行精细化处理，可得到三维实景模型产品，通过三维实景模型可反映露天矿开采情况，分析监察露天矿山企业在某时间段内的变化区域以及是否超层越界违法开采等。

4.1空中三角测量

为了将无序的影像在空间中相互对齐并构建与真实状态相接近的统一的空间模型，就需要对影像进行空中三角测量操作。空中三角测量是一种通过获取高分辨率多视角多方位的影像并结合地面控制点数据和影像外方位元素的POS数据进行图像匹配和测量的方法。下面对其进行进一步的扩充：

影像获取：空中三角测量的第一步是获取高分辨率的多视角多方位影像。这可以通过航空摄影、遥感卫星或无人机等设备来实现。这些影像可以提供丰富的地物信息和细节，为后续的空中三角测量提供数据基础。地面控制点数据：地面控制点是已知地理位置和坐标的点，通过在影像上标记这些点并测量其像点坐标，可以建立影像与现实世界之间的联系。这些控制点的坐标数据用于后续的图像匹配和测量过程。影像外方位元素的POS数据：外方位元素是指相机在三维空间中的位置和姿态参数。通过使用惯性测量单元（IMU）和全球定位系统（GPS）等设备获取的POS数据，可以获得影像的外方位元素。这些元素提供了影像相对于地面坐标系的几何关系，用于将影像对齐到地理坐标系中。图像匹配和测量：利用专业的软件和图像处理算法，对获取的影像进行图像密集匹配技术运算。这些算法可以自动提取连接点、进行量测和控制点预测，并使用整体平差方法对数据进行处理。

4.2数字表面模型

数字表面模型（DigitalSurfaceModel，DSM）是基于空中三角测量和图像匹配技术生成的一种地表模型。在数字表面模型的构建过程中，首先利用垂直图像和倾斜图像，结合空中三角测量的结果，通过专业软件进行图像匹配，以获取高密度的特征点云数据。这些特征点云数据包含了地表的三维坐标信息，其中包括地物的高程信息。

这些点云数据不仅包含了地物的水平位置信息，还包括了地物的垂直位置信息，即高程数据。数字表面模型的生成可以帮助我们更准确地了解地表的地形特征，包括山体、河流、建筑物等。数字表面模型在地质勘探、土地管理、环境监测等领域具有广泛的应用。它可以提供准确的地形信息，为地质勘探人员提供重要的参考数据，帮助他们了解地下资源分布和地质构造情况。

4.3三维实景模型

通过摄影测量原理，结合已有的空三加密成果，利用实景建模软件，对获得的倾斜影像、照片等进行数据预处理、几何处理、多视匹配、三角网（TIN）构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。依据采矿许可证上的开采深度，在倾斜三维模型上量测点位置坐标、量取开采范围内的顶底标高等信息，最终以矿界及批采标高确定超层越界情况。

4.4数字正射影像

数字正射影像图是一种新型的数字测绘产品，根据空中三角测量及数字高程模型，对多个像对的正射影像进行拼接镶嵌，自动生产数字正射影像。利用倾斜摄影测量技术获得的数字正射影像与矿区界址点坐标进行套合，可以清晰地区分矿区范围及周边的植被以及判读开采变化区域情况。若存在超层越界开采破坏情况，利用软件进行平面量测，可及时得到开采破坏部分的面积等信息。

5结束语

综上所述，倾斜摄影测量技术优于传统垂直航空摄影，在数据获取和后期数据处理方法上有一定的突破性，提高了在遥感图像的应用领域的扩展，解决了传统航空摄影在露天矿山监察中成本高、周期长、数据采集难度大以及在图像上不能直接测量高度、长度、面积等问题。倾斜摄影测量技术还解决了多角度、多方位获取地面信息的技术难题，在保证工作质量水平的同时提高了工作效率。可见，倾斜摄影测量技术更具功能性和适用性，能够高效地完成矿山执法监察任务。

参考文献

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