重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队 重庆 401147
摘要：无人机倾斜摄影测量是近几年的新兴技术，具有较广的数据采集范围，并且测量精度较高，在各个测绘领域具有广阔的应用前景。对于小一些项目基本上一人就能完成外业数据采集任务。在实际应用该技术进行矿山测绘时，应结合矿区实际情况进行合理的测量方案制定，完成数据全面采集，保证数据处理效果，继而使测量工作开展能够满足矿山测绘需求。文章将详细分析无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用，以供借鉴。
关键词：无人机倾斜摄影测量；矿山测绘；应用
1无人机倾斜摄影测量技术的原理及优势
1.1无人机倾斜摄影测量技术基本原理
无人机航空摄影技术包括倾斜摄影测量技术和垂直航空摄影测量技术，前者有效的弥补了垂直摄影测量技术无法获取测绘区域侧面信息的缺陷，实现了多角度获取地面地物信息的目的，即无人机倾斜摄影测量技术实现了地物三维信息的获取，这为矿山测量由二维向三维发展奠定了基础。无人机倾斜摄影测量技术是以无人机平台为基础，搭载多台无棱镜对测绘区域以不同角度进行航空拍摄。无棱镜镜头角度要根据不同测绘区域地形地貌变化特征、无人机设计行高等调整曝光周期等。
1.2无人机倾斜摄影测量技术的优势
无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中具有明显的优势，主要表现在：①倾斜摄影测量技术实现了多方位、多角度实时动态拍摄的技术目的，实现了测绘区域三维地形信息等的获取，为三维矿山建设奠定了基础；②航空影像数据分辨率高，倾斜测量采用多个五棱镜头，实现了全方位、多角度的航空影像，分辨率更高；③倾斜摄影测量技术实现了多角度、多方位拍摄目的，有效的避免了高大建筑物、树木等遮挡，使得航空影像减少了测量“空白区”。
2无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的实际运用
2.1测区概况
某矿山属于露天矿，采用高台阶开采，拥有较高边坡，数十米不等，走向长在几百米到几公里之间，拥有复杂地形变化，难以采用常规方法开展矿山测绘作业。出于对测绘人员人身安全问题的考虑，同时为保证坡度较大区域的测绘数据能够正常采集，计划采用无人机倾斜摄影技术进行矿山测量，实现矿区大比例尺测绘，满足矿区规划设计要求。
2.2飞行方案制定
结合技术实际运用要求，需要根据测区情况和工程精度完成无人机飞行方案的科学制定。具体来讲，就是要根据测区面积和地形复杂程度完成摄区划分，然后进行航线、航高、航向重叠等飞行参数设定，完成像控点合理布设。选取的航摄系统为HM2200，摄影机为南方测绘倾斜数字航空摄像机，需要完成配套卫星定位系统等系统的配置，以确定各项飞行参数大小。根据飞行时间，可以对航线长度方向等参数进行模拟。采用航线规划软件，能够完成航线模拟，综合考虑航线与航高比、摄区长宽比进行航线布设。由于摄区面积较大，需要划分成多个小区域，分航次完成数据采集，像控点的架设需保证测区在控制区内，通过适当加密保证数据采集精度。
2.3测量数据采集
在测量数据采集上，还要使无人机按照飞行方案完成测区影像数据采集。
测区面积7km2，共用8个架次进行数据采集，单个批次应按航向重叠80%，旁向重叠60%。而摄影相对航高200m，基线长2000m，能够在定焦模式下开展测量工作。为获得矿区三维实景模型，得到分辨率为1：1000的正摄影像图，需实施3d外业采集。在完成测区像片数据采集后，需要利用像控点测量方式进行点位信息获取，用于后期运算，确保模型拥有实际地理坐标。根据像控点布设准则，需要完成14个像控点布设，采用GDCORS-RTK进行数据采集，提高测点精度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照图根点测量要求，点位误差应达到±0.03m标准，高程中误差为±0.05m。针对各像控点，需要完成两次独立观测，并取平均值作为测量成果坐标，最终获得了14个图根点。针对RTK图根点，需要完成精度检测。从结果来看，实测精度可以达到预设精度指标，点位中误差和高程中误差分别为±0.01m和±0.03m。
2.4像控点测量
像控点测量工作是无人机倾斜摄影测量必不可少的环节，是提高无人机倾斜摄影测量质量的主要手段之一。因此，加强地表像控点布设的合理性至关重要，如像控点一般布设在地形无争议、较明显区域等。空中三角加密测量也是提高无人机倾斜摄影测量精度的重要方法之一，但是空中三角加密测量并不完全取决于测绘区域地表像控点的密度，而是与测绘区域的地形地貌和像控点均有较大的关系，如在复杂地形地貌区域，为了提高测绘质量可在规范要求密度基础上加密布设像控点，而在地形地貌变化范围小的平原区域，可适当的降低像控点的布设密度。
像控点的布设质量直接关系着无人机倾斜摄影测量质量，因此，在布设像控点过程中应注意以下几点内容：①若像控点位于飞行子区块之外，则该类像控点以控制测量整个测绘区域为基础，因此应布设在测绘区域边界线以外，且位于航向大于100m、航向基线不少于1条的区域；②若像控点位于航线两段，则要求像控点的左右偏离半径不大于半条基线的长度；③像控点的布设位置应该不存在地形争议，即布设于地形易识别的区域，此外，像控点的标准必需是清晰的，一般选择地块角、房角等地物，若像控点为多个地物的交汇部位，则必需满足多个地物的交汇角介于30°~150°之间；④像控点一般布设在周边地形变化较小的区域，如山头等部位，可以有效的提高无人机倾斜摄影测量精度；⑤像控点布设应避开植被发育、墙角等部位，防治在飞行摄影过程中因遮挡而无法获得像控点的信息；⑥像控点的布设位置一般选择交通条件方便、易于保存的区域，可作为二次矿山测量的水准点等。
2.5数据采集与三维建模
大比例尺矿山地形图的三维建模是实现数据采集的基础，在经过影像数据处理软件的几何校正、平差处理、多视角匹配等操作的基础上，进一步获取测绘区域的三维倾斜模型。在此基础上采用倾斜摄影配套的数据处理软件获得测绘区域地物、地形信息，即数据的采集。
2.6空中三角测量加密技术
测绘过程中难以避免受到外部环境的影响，例如植被因素，这些外部因素会造成无人机在倾斜拍摄过程中无法满足地面控制点的实际测量要求，或者出现测绘区域有盲点存在，这将无法达到预想的测绘结果。此时，突出显示了三角加密处理的校正特点，三角加密处理以及校正对与测绘精度不符合标准的问题能够做出有效弥补。三角加密处理过程的特点是通过一些软件的配合，精确估计图像外的定向元素，消除干扰因素，不仅能够提高测量精度，还可以有效地改善地形测绘不稳定地区的测绘条件。在三角加密处理工作完成的基础上，可以根据矿山制图中的输出要求生成DOM，DEM，DSM等模型。
2.7外业调绘和补测
上述中提到这个方面的内容，利用无人机进行倾斜摄影进行测绘时不可避免的会遇到盲区，这些盲点是通常存在于建筑阻塞区域和生产茂密的植被区域。针对这一情况，在后期处理图像中要标明建筑物和植被区域，以利于及时和补充外业以及补充测绘。
3 结语
综上所述，综上可知，在矿山测量中应用无人机倾斜测量技术，能够帮助矿山建设取得显著成就，保证矿山测绘数据的准确性，提升矿山测绘能力。文章以实际案例对无人机倾斜摄影技术的有效应用进行了分析，希望能够为矿山工程测绘提供有价值的参考。
参考文献：
[1]钱小波.浅谈无人机在矿山地形图测量与成图过程中的应用[J/OL].世界有色金属，2019（20）：51-52.
[2]肖登枝.无人机倾斜摄影测量三维建模及应用[J].城市勘测，2019（05）：81-83+87.
[3]王峥羽，王文成.基于无人机倾斜摄影实景三维模型在矿山地形测量中的应用[J].矿山测量，2019，47（01）：57-60+86.
论文作者:郑攀
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/2/27
标签：测量论文; 无人机论文; 矿山论文; 区域论文; 地形论文; 数据采集论文; 精度论文; 《防护工程》2019年19期论文;