无人机航测技术在矿山测绘中的应用分析

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　　摘 要：矿山测绘是矿山开发的基础，决定着后期矿山利用的科学性、合理性乃至安全性，因此，做好矿山测绘工作具有重要意义。但目前，传统测绘存在效率低、误差大等弊端，已经难以满足当前矿山测绘的需求。由此，本文提出将无人机航测技术应用在矿山测绘中，首先分析了无人机航测技术的优势，然后探讨无人机航测技术在矿山测绘中的应用方法，以期能为相关工作实践提供参考。
　　关键词：无人机航测技术;矿山测绘;优势;应用
　　Abstract： Mine surveying and mapping is the basis of mine development， which determines the scientificity， rationality and even safety of mine utilization in the later period. Therefore， it is of great significance to do well in mine surveying and mapping. However， at present， the traditional surveying and mapping has the disadvantages of low efficiency and large error， which has been difficult to meet the current needs of mine surveying and mapping. Therefore， this paper put forward that UAV aerial surveying technology should be used in mine surveying and mapping. Firstly， the advantages of UAV aerial surveying technology were analyzed， and then the application methods of UAV aerial surveying technology in mine surveying and mapping were discussed ，in order to provide reference for relevant work practice.
　　Keywords： UAV aerial survey technology; mine mapping; advantages; application
　　就当前现实社会情况来看，无人机的推广、应用已经非常广泛，如摄像、摄影、快递配送等领域都已经切实、有效地应用了无人机，为人们的工作提供了极大便利。就矿山测绘工作来说，在当前也应加强对无人机航测的应用，发挥其优势，提高矿山测绘成效。
　　1 无人机航测技术及其优势
　　1.1 无人机航测技术
　　通过对矿山的位置、地形、资源及其利用情况等进行实施勘查和测量，以获得相关数据信息是矿山测绘的主要目的，其意义在于全面掌握矿山资源的基本信息与利用状况，以此实现矿山资源的合理配置。但是，传统的矿山测绘技术效率低下，测量精度也较低，已不能满足当前矿山测绘的需求。近年来，随着信息技术的不断发展，无人机航测应用而生。无人机航测以无人飞行器为载体，通过利用影像处理、遥感传感、遥测遥控、无人机操控、数据通信及GPS定位等新兴技术，实现自动化、智能化、专业化快速获取矿山资源、自然环境、地震灾区等信息[1]。
　　1.2 无人机航测技术的优势
　　1.2.1 影像数据分辨率高。与传统测绘技术相比，无人机航测可以实现低空飞行，加之其所配影像设备为高分辨率传感器，因此所获影像数据分辨率高，可精确至厘米级。此外，其机动性也非常强，较易对区域进行反复测绘，从而有效保证数据的准确性，提高影像数据的分辨率，以直观反映矿山的真实面貌。
　　1.2.2 测绘数据获取效率高。传统测绘技术的数据获取周期较长，而且需要进行复杂的计算，因此，测绘效率极低。此外，应用传统测绘技术也需要进行较多的事前准备工作，测绘过程较为烦琐。而无人机测绘则可以免除许多事前准备、协调工作，也不需要等待特殊的空域申请，只要设备允许，可以立即起航测绘，并同步獲得测绘数据，测绘效率较高[2]。此外，无人机航测也能用于环境较为恶劣的地区。
　　1.2.3 经济性、实用性较强。和人工测绘相比，无人机航测可以大大减少工作人员的工作量，规避危险的工作环境，提高矿山测绘的效率[3]。此外，无人机航测的成本较低，适合大范围推广。可见，无人机航测的经济性和实用性较为突出。
　　2 无人机航测技术在矿山测绘中的应用方法
　　2.1 像控点布设与相机检校
　　在实际矿山测绘中，无人机测绘技术的应用，首先需要确定无人机的拍摄位置，这一点是非常之关键和重要的，只有科学、合理地布设像控点，才可以确保获得最理想的图像和数据，否则的话可能会导致测绘的质量大幅度降低，根本不能得到理想的测绘效果，且浪费时间、浪费资源。为此，我们需要利用高精准度的卫星定位系统对拍照点位置进行确认，随后检验调试用于拍摄的全部相机，确保相机处于正常工作状态[4]。在这些工作完成之后，才可以开始进行实际的摄影测绘。
　　2.2 无人机摄影
　　在像控点布设与相机检校工作完成之后，我们便可以开始进行实际的无人机摄影，这是无人机测绘过程当中最为核心和最为实质性的一个工作环节，必须要我们能够更加严格、科学、认真地做好相关工作。具体来说，在实际工作中，需要通过定位技术、遥控技术或是自动化技术，控制无人机飞行，在像控点位置对待测矿山进行反复多次的拍摄试验，根据每次的成像清晰度调整相机的参数，直到获取的影像呈现出最高的清晰度为止[5]。 　　2.3 正射影像图制作
　　正射影像图的制作，是真正获取无人机拍摄视频图像的一个环节，虽然相关的拍摄与航测数据已经收集完成，但是如果制作不良的话，最终的效果依然会不理想，而且可能会出现各类错误。在实际工作中，使用无人机拍摄完毕后，采用计算机软件制作正射影像图，通过对大量的方位元素进行分析，获得三维点，然后进一步分析航测图像。在制作正射影像图的过程中，需要小心、谨慎，最大限度地避免正射影像图出错，从而保证测量数据分析的准确性。
　　2.4 可视模型制作
　　在正射影像图的绘制过程中可以获取地形的三维图像，通过对三维图形进行可视化处理，以真实还原矿山的影像数据，使相关人员直观地了解拍摄到的地形，并综合区域环境与人文环境进一步分析，便于直观明了地观察地表全貌和地形分布特征。
　　2.5 空三加密计算
　　航测完成之后，可以通过解析方法获得相片外方位因素以及加密点坐标，校正相片数据，确保框坐标残值的绝对值为0°。同时，对测量点的数据进行有效处理，确保限差无误。加密计算时，相关人员还可通过自检校的平差手段减少地球曲率及大气折光对测量造成的误差，最大程度上提高测量和计算结果的准确性。
　　2.6 外业测绘与内业测图
　　在实际的无人机航测过程中，需要确定高度、宽度及方向等基本参数，使无人机测量的数据较为精确。参考测量地区像控点的设置，采用专业的方法准确计算测图的高程、平面坐标等，如空中三角测量方法。如果测图可能存在较大误差，就要再次进行补测。
　　3 无人机航测技术在矿山测绘中的应用实例
　　矿区位于某山体北段山间盆地，属中山山地。待测区域位于矿区的西北方向，长4 225m，宽3 677m，面积15.54km2，基本地势为南北低、中间高，最低海拔912m，最高海拔1 232m。
　　3.1 航线设计
　　本次航测的方向均为由东至西，共设计9条航线，旁向与航向重叠度分别大于35%与65%，分辨率18cm，航行高度1 068m。所有航線一共拍摄获取航片144张，每条航线各16张，采用GPS飞控管理系统，对曝光点进行实时控制。
　　3.2 地面控制
　　按照《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图航空摄影测量外业规范》（GB/T 7931—2008）相关要求，对本次航测的野外像控点进行规范布设。像控点布设在无人机航向和旁向至少3片或4片重叠的范围内，共布设平高点39个，布设的像控点均为可公用。采用GPS-CORS网，其是通过现有的数据通信网络和无线数据播发网，向各类需要测量和导航的用户以国际通用格式提供码相位/载波相位差分修正信息，可实时解算出流动站的精确点位。平面坐标系统采用CGCS2000国家大地坐标系，高程基准采用1985国家高程基准[4]。
　　3.3 空三加密
　　之后，应用INPHO软件实现空三加密。在整个测绘地域范围内，加密点的地面坐标以及影像的外方位元素，都可以借助地面控制点来实现，并且地面控制点数量需求并不多，操作也相对方便。
　　3.4 成果精度分析
　　在对平差结果进行分析的过程中，要严格遵守《低空数字航空摄影测量内业规范》（CH/Z 3003—2010）。在本案例中，无人机所搭载的只是普通的数码相机，其相对航摄高度为1 068m。在进行检校加密纠正后，立体像平面精度可以达到1∶2 000的标准要求，分辨率相对较高。不论是卫星还是传统的航测，都无法达到这样的效果。另外，在本次无人机航测中，所得到的数据绝对满足与相对定向及加密中的各项限差要求，虽然判别误差会影响平面精度，但对高程精度不会产生较大影响。此外，还可以得出，该系统在提升平面成图精度方面具有较大潜力，通过适当放宽地面分辨率，增大航高，无人机航测技术还可实施小比例尺的地形图测绘[5-8]。
　　4 结语
　　在当前的矿山测绘工作中，应合理使用无人机航测技术，发挥出无人机航测技术在矿山测绘中的优势，提高矿山测绘工作的质量，从而更好地为矿山开发及管理等提供参考依据。
　　参考文献：
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　　[2]郭伟，徐大展，黄国栋，等.无人机航测技术及其在土地整治项目中的应用探究[J].科学技术创新，2017（25）：119-120.
　　[3]周丹敏，曾家乐.在基层测绘工作中无人机航测技术的应用探析[J].建材与装饰，2017（51）：216-217.
　　[4]张琪，贺跃光，肖亮，等.某铝土矿山大比例尺低空无人机航测3D产品质量检查与应用[J].工程建设，2017（10）：49-53.
　　[5]王玉龙，王建忠，李锦.无人机低空航测在环境地质调查中的应用[J].矿山测量，2017（5）：39-42.
　　[6]杜甘霖，叶茂，刘玉珠，等.露天矿山监管中的无人机测绘技术应用研究[J].中国矿业，2019（4）：111-114.
　　[7]陶国强，邹自力，邹时林，等.无人机航测在矿山地形图测绘中的试验与分析[J].东华理工大学学报（自然科学版），2019（1）：82-85.
　　[8]张宁宁，顾利红，董丹丹.无人机航测技术在矿山测绘中的应用分析[J].世界有色金属，2018（15）：229-231.
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