尹 瑱

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000）

目前，傳統(tǒng)航空測(cè)量法、全站儀測(cè)量法已被廣泛地應(yīng)用于礦山地質(zhì)測(cè)量中，但是這些方法都存在人力成本高、時(shí)間成本高、測(cè)量靈活性差的缺陷，加之大風(fēng)、大雨天氣的影響，測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)。無(wú)人機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量方式的不足，測(cè)量時(shí)間短、分辨率高、人工成本低，使礦山地形測(cè)量邁上了新的臺(tái)階。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)主要是由無(wú)人機(jī)遙控平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以無(wú)人機(jī)搭載單反相機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與信息技術(shù)對(duì)航測(cè)無(wú)人機(jī)發(fā)出拍攝指令。同時(shí)，通過(guò)遙控器可以改變無(wú)人機(jī)的飛行路線，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的低空飛行[1]，從而獲得高分辨率的照片。在拍攝完畢后，使用計(jì)算機(jī)應(yīng)用繪制高精度的地形圖，反映礦山地形情況。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在礦山地質(zhì)測(cè)量中的主要步驟與方法

（1）相機(jī)像控點(diǎn)布設(shè)。在使用無(wú)人機(jī)航測(cè)前需要確定無(wú)人機(jī)拍攝位置，利用衛(wèi)星定位技術(shù)對(duì)相機(jī)像控點(diǎn)設(shè)置。設(shè)置完畢后，由專業(yè)人員對(duì)無(wú)人機(jī)搭載的相機(jī)進(jìn)行檢校，查看攝像頭是否發(fā)生損壞，相機(jī)能否正常成像等，確保航測(cè)無(wú)人機(jī)能夠拍攝的影響準(zhǔn)確、清晰。

（2）無(wú)人機(jī)攝影。在航測(cè)無(wú)人機(jī)中植入定位應(yīng)用，確保無(wú)人機(jī)能夠準(zhǔn)確達(dá)到相機(jī)布控點(diǎn)進(jìn)行拍攝，并對(duì)無(wú)人機(jī)反復(fù)調(diào)試，盡可能地避免航測(cè)無(wú)人機(jī)拍攝出模糊的影像。

（3）處理正射影像圖。使用無(wú)人機(jī)拍攝完畢后，采用計(jì)算機(jī)軟件制作正射影像圖，通過(guò)對(duì)大量的方位元素進(jìn)行分析，獲得三維點(diǎn)，之后進(jìn)一步分析航測(cè)圖像。在制作正射影像圖的過(guò)程中，需要小心、謹(jǐn)慎，最大限度避免正射影像圖出錯(cuò)，從而保證測(cè)量數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

（4）可視模型制作。對(duì)于處理正射影像圖過(guò)程中的三維圖像，一般會(huì)將建立可視化模型進(jìn)行分析。通過(guò)可視化模型，分析人員可以直觀地了解拍攝到的地形，并綜合區(qū)域環(huán)境與人文環(huán)境進(jìn)一步分析，對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的礦山地形測(cè)量具有重要的作用。

（5）空三加密計(jì)算。航測(cè)無(wú)人家對(duì)測(cè)量區(qū)域完畢后，可以通過(guò)解析方法獲得相片外方位因素以及加密點(diǎn)坐標(biāo)，校正相片數(shù)據(jù)，確?？蜃鴺?biāo)殘值的絕對(duì)值為0度。并對(duì)測(cè)量地點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，確保限差無(wú)誤。加密計(jì)算時(shí)，分析人員還可通過(guò)自檢校的平差手段減少地球曲率及大氣折光對(duì)測(cè)量造成的誤差，最大程度提高測(cè)量、計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（6）外業(yè)測(cè)繪與內(nèi)業(yè)測(cè)圖。使用無(wú)人機(jī)測(cè)量礦山地形時(shí)，需要對(duì)礦山的方向，明確礦體標(biāo)注方向、寬度、高度等，使無(wú)人機(jī)地形測(cè)量的數(shù)據(jù)較為精確，可以較為準(zhǔn)確地對(duì)礦山等測(cè)量。參考測(cè)量地區(qū)相機(jī)像控點(diǎn)的設(shè)置，采用專業(yè)的方法對(duì)測(cè)圖的高程、平面坐標(biāo)等準(zhǔn)確計(jì)算，例如空中三角測(cè)量方法。如果測(cè)圖與現(xiàn)實(shí)情況誤差較大，需要再次使用無(wú)人機(jī)補(bǔ)測(cè)。

3 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在礦山地形測(cè)量中的具體應(yīng)用

本文以某縣礦山治理項(xiàng)目為測(cè)量對(duì)象，該區(qū)域礦山及周邊面積約12平方千米，參考設(shè)計(jì)單位提供的1:5萬(wàn)線路中線方案，比較線與中線分比約為240米。該礦山大部分位于山地、丘陵地區(qū)，附近區(qū)域植被茂密，有居民區(qū)，地形崎嶇、復(fù)雜。該區(qū)域礦山最高高程與最低高程分別為-4米、108米。

3.1 控制測(cè)量

該地段的控制測(cè)量采用GPS技術(shù)與全站儀測(cè)量法。在礦山區(qū)域中每隔2平方千米設(shè)置相機(jī)像控點(diǎn)，控制點(diǎn)為一雙四等類型。之后，將導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)置在相鄰相機(jī)控制點(diǎn)之間，間距為500米。設(shè)置完畢后，由專業(yè)人員對(duì)無(wú)人機(jī)搭載的相機(jī)進(jìn)行檢校，查看攝像頭是否發(fā)生損壞，相機(jī)能否正常成像。

3.2 航空攝影

在對(duì)該地段的走向調(diào)查后，擬設(shè)計(jì)3個(gè)飛行駕次，結(jié)合區(qū)域綜合情況，設(shè)計(jì)每個(gè)航測(cè)無(wú)人機(jī)3條線路，對(duì)該地段以及附近區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。ZC-Ⅱ?yàn)楸敬螣o(wú)人機(jī)的飛行平臺(tái)，無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)為YS09。本次航測(cè)選擇佳能EOS 5D Mark Ⅲ單反相機(jī)，該相機(jī)焦距為36.03毫米。測(cè)量工作選擇在無(wú)風(fēng)/微風(fēng)、晴天的天氣下進(jìn)行。航攝分辨率為0.3米。

3.3 相機(jī)像控點(diǎn)布設(shè)

本次使用1.3米方形噴繪圖紙，以黃紅相間的三角圖案為布控點(diǎn)標(biāo)志。由于該礦山地段大部分位于山地、丘陵地區(qū)，地形崎嶇、復(fù)雜，視野范圍較窄，相機(jī)像控點(diǎn)布標(biāo)同時(shí)采用了人工的方式。選擇正方向普通噴繪布，在噴繪布上繪制四個(gè)黃紅相間的三角圖案，力求無(wú)人機(jī)成像清晰、精確。

本次相機(jī)控制點(diǎn)通過(guò)全站儀導(dǎo)線等測(cè)量方法測(cè)量，使航測(cè)無(wú)人機(jī)成像精度與分辨率得到提升，降低測(cè)量成本，縮短測(cè)量時(shí)間。

3.4 空三加密計(jì)算

航測(cè)無(wú)人家對(duì)測(cè)量區(qū)域完畢后，可以通過(guò)解析方法獲得相片外方位因素以及加密點(diǎn)坐標(biāo)，校正相片數(shù)據(jù)，確?？蜃鴺?biāo)殘值的絕對(duì)值為0度。并對(duì)該測(cè)量礦山地段的大氣折光、主點(diǎn)位置以及畸變情況等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，進(jìn)而提高測(cè)量、計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。相對(duì)定向時(shí)，礦山每個(gè)像對(duì)連接點(diǎn)的距離相同，并將連接點(diǎn)設(shè)置在相鄰標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位區(qū)。

3.5 正射影像圖與可視模型的制作

待無(wú)人機(jī)拍攝完畢后，采用計(jì)算機(jī)軟件制作正射影像圖，測(cè)量人員對(duì)大量的方位元素謹(jǐn)慎分析后獲得三維點(diǎn)，之后進(jìn)一步分析航測(cè)圖像。

之后將獲得的三維點(diǎn)、三維圖像建立可視化模型進(jìn)行分析，直觀地了解該礦山地段及周邊地區(qū)的地形，并進(jìn)一步研究礦山地質(zhì)及礦體。

3.6 外業(yè)測(cè)繪與內(nèi)業(yè)測(cè)圖

采用全野外調(diào)繪后刺點(diǎn)測(cè)圖進(jìn)行內(nèi)業(yè)測(cè)圖，如果與現(xiàn)實(shí)情況誤差較大，需要再次使用無(wú)人機(jī)補(bǔ)測(cè)。針對(duì)礦山兩側(cè)的地質(zhì)情況，需要考慮到礦體的高度。

3.7 精度檢查

檢查該礦山地段附近的礦山隧道、礦體的高度、寬度等，劃分區(qū)域內(nèi)的礦體與不同地質(zhì)，對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的電纜、高壓線等線路的電壓與分布情況進(jìn)行調(diào)查與記錄。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在礦山地形測(cè)量中的應(yīng)用具有精度高、靈活性好、受天氣與環(huán)境影響程度小的優(yōu)勢(shì)，能夠較好地適應(yīng)地形復(fù)雜的航測(cè)環(huán)境，提升了我國(guó)礦山地形測(cè)量的質(zhì)量與效率。