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无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用邢金龙

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：邢金龙

[导读] 摘要：在矿山开采过程中，各项工作都会用到地形图。

        辽宁省有色地质一〇一队有限责任公司辽宁抚顺市 113000
        摘要：在矿山开采过程中，各项工作都会用到地形图。传统的地形图测绘方式大多采用全站仪极坐标法碎部点数据采集、基站RTK或网络RTK碎部点数据采集，需要测绘人员进行实地测量，工作量大，耗时长。露天矿山的地形复杂，地表采掘，不易行走，测量难度大，矿区有的地方人无法到达。无人机摄影测量飞行高度低，成像分辨率高，起降方便，机动灵活，根据测量任务可搭载不同设备，可一次性完成对露天矿山的地形、采掘区、矿区建筑物、构筑物等测量，不仅提高了工作效率，同时也避免了安全隐患。
        关键词：无人机；倾斜摄影测量；矿山测绘；应用
        1无人机摄影测量概述
        随着现代社会科学技术的快速发展，数字航空摄影测量技术在测绘地理信息行业中得到广泛运用。无人机摄影测量技术得到蓬勃发展。现在的无人机航测系统具有较高的影像分辨率，起降方便，根据测量任务可搭载不同设备，操控简单，作业效率高，有助于提高矿产资源调查、地表水及浅层地下水资源探查、地质灾害预警、自然灾害和生态环境评估、城市调查、工程选址土地资源监测、矿产资源评估、国土规划、植被破坏污染范围、水体污染、荒漠化、土地复垦及矿山环境综合治理与防治等的工作效率。无人机摄影测量影像成果能提高水土流失情况、地面塌陷情况、裂缝长度、滑坡位置等判断的准确性。无人机航拍数据绘制成地形图后，设计人员可清楚直观地查看到实时状况，还可以进行坡度和土石方量的计算。无人机摄影测量，具有低成本、方便快捷、灵活机动、高效率、高分辨率等特点，将成为地形图测绘的新方式。
        2无人机倾斜摄影技术的测绘方式
        2.1测绘初期的实地勘察
        利用无人机实施矿山测绘的过程中，有关工作人员要对需要测量的矿山范围实施初步的确定，并且利用无人机试拍来调整拍摄过程中的分辨率，让分辨率处于最好的状态。不仅如此，想要防止矿山信息得到的不全面而造成后面开采工作没有办法顺利实施，一般情况下，矿山拍摄的范围需要比现实的施工范围更大。
        2.2根据实际的数据信息确定航拍路线
        在得到了具体的矿山信息数据后，要将这些信息数据进行全面分析处理。然后再将这些数据导入到无人机控制软件中，并要在具体的无人机控制软件中加入拍摄的分辨率以及拍摄高度等参数，然后通过具体的计算分析确定相应的飞行拍摄路线。
        2.3航拍数据信息的处理
        在进行矿山测绘过程中，相应的工作人员应用无人机倾斜摄影测量技术需要在无人机上加上多角度的传感器，在无人机实施倾斜拍摄的过程中，把获取到的数据实施相应的记录以及整理，通常情况下，具体的工作人员需要收集整理航拍所拍摄的方向以及飞行的方向等数据信息，特别是在使用无人机倾斜摄影技术对矿山测绘后，要将所得的各种数据信息通过专业的软件来处理，并要通过使用航拍所得的信息来构建三维模型，给后面的开采工作提供参考和帮助。
        3无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用
        3.1在矿山开采规划设计中的应用
        无人机倾斜摄影技术在矿山开采规划设计中，主要是可以为方案设计提供大量的数据信息，并且可以为后续的制图提供充足的数据支撑信息。另外，由于无人机倾斜摄影技术所采集的数据精确度较高，可以促进山区物体特征结构的改进，并为后续的挖掘工作提供安全可靠的数据支撑。例如，可以通过使用无人机倾斜摄影技术对于整个矿区的日照时间以及日光程度进行测量，从而调整矿区的结构，制定科学合理的设计方案。其次可以通过使用测量数据来构建像一个数学模型，加强对于山脉之间距离的分析最大限度的提高采矿作业的效率。

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        3.2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。
        3.3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。
        3.4空中三角剖分加密技术
        测绘工作在制图过程中，容易受到环境、植被等外部因素的干扰。由于这些外部原因，无人机在使用倾斜摄影技术的过程中无法达到地面控制点的相关标准。同时，三角加密处理具有明显的特点，可以弥补不符合映射精度标准的现象。三角加密就是利用一定的软件对图像的外部方向元素进行精确的评价，去除影响因素，不仅可以提高测量的精度和可靠性，而且可以改善地形的测绘条件，使测图结果更加稳定、准确。在完成三角加密的基础上，根据矿图输出数据，建立了DOM、DEM、DSM模型。
        3.5点云数据采集技术
        由于斜摄影测量获得的影像数据信息中包含了垂直和倾斜角度的数据，如果只采用一种影像数据模式，将无法满足数据计算的标准规范。还需要进行多角度、多曲面的计算。此时，应采用多视点结合空中三角测量加密技术，通过提取连接点和修正操作来实现测量操作，连续生成密集点云数据。在获取密集点云数据的过程中，需要对云数据进行提取和合并。同时，通过航拍过程中自动存储的POS数据的外方位元素，通过特殊匹配获得高密度点云数据，输出高密度DSM数据，为矿山三维地形建设提供参考。
        3.6矿山地形图生成技术
        在矿山测绘过程中，无人机倾斜摄影测量主要体现在大比例尺矿山地形图的测量上。矿山测绘任务种类繁多。然而，无人机倾斜摄影技术的使用有一定的局限性，通常适用于大比例尺矿山地形图的测量过程。在得到密集点云数据后，根据矿山测绘的前一个子块提取地形信息，然后进行相应的运算。由于无人机倾斜摄影技术的自动化程度比较强，在获取地形信息时，可以利用计算机软件等平台对地形信息进行自动处理，可以大大提高地形信息采集的效率。通过自动处理获得的地形信息数据，需要根据矿井规模标准人工采集。对于生成的地形图，我们需要及时核对。如果有什么问题，我们需要立即进行补充调查。我们必须确保地形信息的准确性和可靠性。
        结论
        无人机摄影测量是地理信息数据采集的一种飞跃，是提升测绘地理信息服务保障能力，是促进测绘地理信息升级的需要，是推进智慧城市建设和应急保障能力建设的重要保障。无人机航拍测绘地形图的生产应用，作业效率比传统测量模式有大幅度提高，加快了测绘产品内、外业数据生产的一体化流程，满足矿山开采测绘任务的需求，为露天矿山地形图测绘提供了新的技术手段和方向。
        参考文献：
        [1]刘邹.基于无人机技术的地形图测绘研究[J].电子技术与软件工程，2018（6）：74.
        [2]吕立蕾.无人机航摄技术在大比例尺测图中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2019，39（2）：116-118.