摘要：21世纪后，我国经济快速发展，科学技术不断进步，无人机技术不断的完善，为露天矿山测绘、监测和管理带来了重大改进。露天矿山地形复杂，不规则特性，加大了人工测量的难度，通过无人机航测对矿山的现状，有无超层越界开采进行监督管理，为今后的矿山开采管理积累一定的经验。
关键词：无人机测绘；露天矿山监管
引言
无人机测绘目前是非常重要的一种测绘技术，传统的露天矿山超层越界检查通过人力以及传统的测量设备完成测量工作，测绘难度大、效率低下、费时费力还容易出现遗漏。通过无人机测量缓解了测绘难度，大大提高了测绘的效率，提高监督检查时效性。
1.无人机测绘技术
无人机测绘是以无人机为载体，搭载可以进行高空拍摄、遥控技术、传感器技术、通讯技术、GPS定位系统结合起来，通过倾斜摄影测量方式获取测区的影像信息，然后利用计算机软件对无人机空中姿态，拍摄的时间，高度和相机参数、相机的曝光点等信息对拍摄的照片进行高精度分析，通过处理后得到测区正射影像，利用正射影像提取测区的地理信息，结合实际测量的平面经度、纬度、高程位置坐标的对比分析，合理的控制误差，从而满足位置要求，实现露天矿的实时监管，达到露天矿山超层越界检查的目的。
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图1 搭载五镜头的八旋翼无人机
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图2 倾斜摄影原理
1.1倾斜摄影测量原理
倾斜测量技术是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，（如图1所示）同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集测区影像（如图2所示）。拍摄相片时记录了航高、曝光点、航速、航向重叠、旁向重叠、坐标等信息，然后对影像进行处理，构成高分辨率的正射影像，真实的表达了地物、地形特征。
1.2 操作流程
无人机倾斜摄影测量的操作流程主要包括设备检查、布设像控点、航线设计、影像采集、像控点测量、影像数据处理和正射影像等流程。（如图3所示）
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图3倾斜摄影操作流程图
1.3 影响无人机航测精度的因素
1.3.1 像控点
像控点的合理布设对图像精度和正射影像有很大影响，保证像控点能够均匀的分布在整个摄区内部。并且保证数量在5个以上，针对特殊情况，需控制点加密布设。
1.3.2 航片质量
在无人机测绘中影响航片质量的因素只要是：天气因素和相机因素。天气因素主要是雾霾、多云、大风，大风会影响无人机在飞行时的姿态，导致飞行不平稳，拍摄照片模糊；多云的天气在拍摄中忽明忽暗，影响正射影像的精确度；雾霾天拍摄导致不能准确的判断地物及布设的像控点，影响后期空三刺点和加密。
相机因素主要是相机的像素和设置的曝光时间像素越高的相机拍摄的航片分辨率越高要高，质量要好;当光线条件不好时，应该尽量增加曝光时间，降低ISO，因为ISO值越高，拍摄出来的航片噪点越多，曝光时间和ISO的设置会使相片太亮或太暗，导致航片质量差，正射影像质量差。
1.3.3航片的重叠度
航片的重叠度主要是航向重叠和旁向重叠，重叠度越高，生成的正射影像的精度就越高，但是重叠度越高，也会影像航飞的时间和相机的电量，所以应该根据不同的地形、不同的比例需求合理的设置飞行计划中的航片重叠度。
1.3.4 航高
航高就是航摄时飞机的飞行高度，航高又分为绝对航高和相对航高。绝对航高是相对于平均海平面的航高，是航飞中相机在摄影瞬间的真实海拔高。相对航高是指无人机在飞行时，相机相对于测区起飞时的地面高度。一般来说，在其他因素不变的情况下，航高越低，地面分别率越高。
2．露天矿无人机超层越界检查
2.1测区概况
该露天煤矿(简称露天煤矿)位于内蒙古自治区鄂尔多斯市的东南部，使用高台阶开采，边坡较高，露天矿区形状，地形变化复杂，利用传统方法进行测绘时，测绘时长久，数据采集工作人员在边坡采集数据时还会有安全隐患，在一些坡度较大的区域，传统测量需要永全站仪多次转站，且传统的测绘手段只能获得矿区的部分测绘坐标信息，无法得到更加全面直观的反应出该矿区是否存在超层越界的实景信息。
2.2无人机在露天矿山超层越界开采是否超层越界的工作流程
2.2.1收集矿区资料
监管核查工作人员前往矿区进行实地测量核查，通过查阅收集采矿许可证、企（事）业法人营业执照、报告、报表等资料，获取采矿权人真实信息。收集矿权附近国家控制点资料，交通示意图等工作资料。
2.2.2矿区原有控制点成果检核
收集煤矿原有控制点成果资料，核查原有控制点的坐标系统、平面精度、高程精度。
2.2.3制作1:2000正射影像图（如图4所示）
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图4正射影像图工作流程图
(1)根据制定的航飞方案进行影像数据采集，本次测区面积约2km2，测区共划分为1个架次，单个批次均按照航向重叠80%，旁向重叠 60%，进行数据采集，摄影基线长2000m，相对航高200m，采用定焦模式开展摄影测量。
(2)像控点测量
根据航飞方案中提到的像控点布设准则进行像控点布设以及像控点采集，共布设像控点5个。
(3)像控点采集;矿区新设控制点采用GPS E级网。起算三角点等级不低于四等，每个网至少使用3个已知三角点。E级GPS点应均匀分布在矿区范围内。
在整个场区平均布置5个控制点，以满足甲方对本项目要求。控制点采用现浇混凝土钢标标志或采用基岩刻石标志，选点埋石及点之记按照《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2009的要求执行。
GPS控制网在观测前，必须制定好观测网形和观测路线。GPS点组网可采用点连接、边连接或混合连接方式。E级GPS观测采用静态模式或快速静态模式，使用双频或单频GPS接收机进行野外数据采集。
像控点精度检测;为了检验RTK图根点实际所能达到的精度，RTK测量结束后，对成果进行检验，本次测量中图根点位中误差、高程中误差分别小于预设点位中误差±0.03m，高程中误差±0.05m，也就是说，RTK实测精度达到了预设精度指标。
为了保证测点的精度，按照图根点测量的要求进行测量，精度要求为:点位误差±0.03m，高程中误差±0.05m，每个像控点独立观测两次取平均值作为像控点成果
坐标，本次获取图根点5个。
注：平均重复设站数指每站观测一时段，至少有60%的测站再观测一时段。联测三角点GPS边长超过10公里以上时，观测时间长度应根据实际情况延长到60min以上。
技术要求为：
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2.2.4制作1:2000煤矿监管图
坐标系统：1980年西安坐标系、中央子午线111°、3°带；
高程基准：1985年国家高程基准；
成图比例尺：1：2000；
作业方法：依据采矿许可证矿区范围拐点坐标和实测开采边界（如图6所示）进行比对，确定是否越界开采。首先将勘查许可证上法定的拐点坐标展绘在图中用红线连接形成采矿权边界（如图5所示），然后将实测的开采边界、地理要素等数据展绘在图中，用相应符号或连点成线以实体表示，根据成图的图幅范围，转绘相邻采矿权及地理要素等相关内容。最后将图名、比例尺、坐标网、图例、指北针等要素编辑上图。
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图5露天煤矿拐点图
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图6无人机航测正射影像与拐点套合图
2.2.5利用生成的正射影像模型高效、快捷、直观的完成超层越界监察。
（1）利用无人机测绘的方式，提高了数据生成效率，使得采集到的数据更加全面，也降低了工作人员野外作业的安全风险。
（2）通过正射影像与露天矿红线连接形成采矿权边界结合，更直观，更准确的反映了露天矿区的现状。
3.结束语
利用无人机航测技术进行露天矿的超层越界检查，可以快速的对测区数据进行获取，获取的正射影像图，结合地表像控点坐标信息，最终正射影像图带有实际地理坐标信息，从而判断是否存在超层越界问题，并且能够保证测绘测图精度，这种无人机测绘手段简化了露天矿测绘的外业工作流程，丰富了测绘成果类型，大大的提高了露天矿测绘的工作效率。
参考文献:
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［4］ CH/Z 3004，低空数字航空摄影测量外业规范 ［S］
论文作者:李慧敏1
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
标签：无人机论文; 射影论文; 测量论文; 矿区论文; 露天论文; 精度论文; 坐标论文; 《基层建设》2019年第32期论文;