蔣吉生，史艷兵，洪華德

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局湖南地質(zhì)勘查院，湖南 長(zhǎng)沙 410016）

無(wú)人駕駛飛機(jī)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，其主要是依靠陸地上的指揮設(shè)備，完成相對(duì)應(yīng)的指令，在高空中并不需要特殊專(zhuān)用航道就可以完成起飛。無(wú)人機(jī)航測(cè)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地形圖的有效測(cè)繪，而且還能夠通過(guò)紅外線(xiàn)技術(shù)、電磁波技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)圖像的繪制和利用。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在礦山測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航測(cè)原理：通過(guò)無(wú)線(xiàn)電遙控設(shè)備或機(jī)載計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制飛行系統(tǒng)，利用搭載有小型數(shù)字相機(jī)作為遙感設(shè)備，使無(wú)人機(jī)在一定的空域內(nèi)飛行，獲取高分辨率的數(shù)字航片。

圖1 礦區(qū)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維影像示意圖

1.1 項(xiàng)目實(shí)例

本文選擇湖南省某石礦地形圖測(cè)繪項(xiàng)目作為具體的案例分析,該礦區(qū)面積約1.5Km2[1],通過(guò)對(duì)實(shí)際考察結(jié)果進(jìn)行分析可以看出，該礦區(qū)在日常開(kāi)采過(guò)程中，其主要是通過(guò)燃爆采礦的方式進(jìn)行開(kāi)采，但是由于該礦區(qū)的地理位置相對(duì)比較復(fù)雜。工作人員無(wú)法進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)在巖壁以及巖壁上一些原本存在的天然林木還仍然存在其中，即使是通過(guò)無(wú)棱鏡全站儀也很難對(duì)該礦區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行探測(cè)[1]。如在該項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量完后所建設(shè)的模型如圖1所示，在這一基礎(chǔ)上，可以直接在三維模型當(dāng)中，勾畫(huà)出相對(duì)應(yīng)的地形圖。由于該礦場(chǎng)屬于小型礦區(qū)，所以只需要半個(gè)小時(shí)就完成了所有野外數(shù)據(jù)的采集。在自動(dòng)建模時(shí)，用了一個(gè)多小時(shí)左右，最終的成果如圖2所示。

圖2 傾斜攝影測(cè)量效果圖

1.2 測(cè)量的有效控制

在針對(duì)測(cè)量進(jìn)行控制的時(shí)候，最好是利用GPS和全站儀進(jìn)行結(jié)合的方式，這樣能夠保證測(cè)量的準(zhǔn)確性和有效性。同時(shí)，要選擇一雙四等分的GPS控制點(diǎn)，在每一個(gè)控制點(diǎn)中都需要進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的加密設(shè)置。

1.3 無(wú)人機(jī)的測(cè)量流程

本次無(wú)人機(jī)航測(cè)采用的無(wú)人機(jī)為大疆旋翼無(wú)人機(jī)，精靈Phantom 4 Pro，配備1英寸2000萬(wàn)像素CMOS影像傳感器以及7組8片全玻璃鏡片組成的高解析度鏡頭。

（1）對(duì)航線(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃。連接好遙控器和平板，在DJI GO 4 APP中進(jìn)行飛行器檢測(cè)，設(shè)置自動(dòng)返回點(diǎn)。經(jīng)檢測(cè)合格能起飛后退出DJI GO 4，進(jìn)入航飛軟件Pix 4D APP中對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行航線(xiàn)設(shè)置，選用的航飛范圍要適當(dāng)超出測(cè)區(qū)范圍，一般以50米為好；同時(shí)要對(duì)飛行高度進(jìn)行設(shè)置，可以在GOOGLE地球上瀏覽測(cè)區(qū)的大概高程，航飛高度必須超過(guò)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)最高點(diǎn)與起飛點(diǎn)的高差，避免無(wú)人機(jī)撞機(jī)損毀。

（2）選定航飛模式。航線(xiàn)設(shè)置好后，通過(guò)Pix 4D控制無(wú)人機(jī)自動(dòng)起飛并按航線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；Pix 4D中可以設(shè)置照片旁向重疊度為70%，縱向重疊度為80%。并實(shí)時(shí)注意無(wú)人機(jī)采集數(shù)據(jù)的情況，看是否有影像漏拍的情況，否則需召回?zé)o人機(jī)重新起飛航測(cè)。

（3）像控點(diǎn)的測(cè)量。成圖比例尺為1：1000時(shí)，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)按700米左右布設(shè)一個(gè)像控點(diǎn)的原則進(jìn)行布控；如果測(cè)區(qū)范圍較小，仍需保證測(cè)區(qū)內(nèi)有4-5個(gè)像控點(diǎn)。像控點(diǎn)周?chē)牡匦胃卟畈荒芴?，盡可能選擇一定的平坦區(qū)域，避免后期內(nèi)業(yè)處理時(shí)刺像控點(diǎn)時(shí)引起較大的高程誤差。

在針對(duì)相片的控制點(diǎn)進(jìn)行具體設(shè)置的時(shí)候，需要將1.5m規(guī)格的方形噴繪紙作為相片控制點(diǎn)的標(biāo)志，在這一基礎(chǔ)上，需要將其設(shè)置成黑白相間的三角符號(hào)。在本次航測(cè)中，共布設(shè)像控點(diǎn)8個(gè)，采用RTK進(jìn)行測(cè)量。

（4）數(shù)據(jù)導(dǎo)出與成圖。采用與航飛軟件同類(lèi)型的軟件Pix 4D Mapper對(duì)影像進(jìn)行處理，最后利用DEM將數(shù)據(jù)引入到專(zhuān)業(yè)軟件中制成正射影像，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理，制成最終圖像。在針對(duì)像點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量的時(shí)候，要意識(shí)到大氣折光等一些因素的誤差，這樣才能夠通過(guò)自檢校平差技術(shù)對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的處理。

（5）外業(yè)調(diào)繪和成果精度檢查。在針對(duì)外業(yè)調(diào)繪以及成果精準(zhǔn)度進(jìn)行檢查的時(shí)候，由于外業(yè)調(diào)繪主要是在已經(jīng)打印好的地圖上進(jìn)行。

（6）無(wú)人機(jī)航測(cè)與傳統(tǒng)測(cè)量的對(duì)比。本次航測(cè)1.5Km2，通過(guò)準(zhǔn)備工作、外業(yè)的航飛工作、像控點(diǎn)測(cè)量、內(nèi)業(yè)成圖、外業(yè)調(diào)繪等步驟，通過(guò)兩名技術(shù)人人員，耗費(fèi)1天時(shí)間，便可形成可供礦山使用的最終地形圖。如果該項(xiàng)目采用RTK或全站儀傳統(tǒng)測(cè)繪方法進(jìn)行，2名技術(shù)人員至少需要20天時(shí)間才能完成，并且有些地方無(wú)法深入和確保其精準(zhǔn)度，所形成的最終地形圖可使用性較差。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）有利于提高作業(yè)效率。通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在礦山測(cè)量中科學(xué)合理的利用，不僅能夠從根本上促使工作效率得到有效提升，而且還能夠保證數(shù)據(jù)在采集、整理以及實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的效率。

（2）數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。無(wú)人機(jī)航拍圖像在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際情況的需求，對(duì)自身的比例尺大小進(jìn)行有效的調(diào)整。這樣不僅有利于適應(yīng)各種不同類(lèi)型礦山的測(cè)量工作，而且還能夠提供出符合實(shí)際要求的影像。

（3）安全可靠。傳統(tǒng)作業(yè)方法在對(duì)礦山進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，為了保證最終成圖的可使用性，測(cè)繪人員需要進(jìn)入到一些比較危險(xiǎn)的區(qū)域，這就會(huì)使技術(shù)人員面臨非常多的危險(xiǎn)。但是通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)方法對(duì)礦山進(jìn)行測(cè)量，就可以有效避免這方面問(wèn)題，可以針對(duì)一些無(wú)法到達(dá)的地區(qū)進(jìn)行有針對(duì)性的信息采集，避免了測(cè)繪技術(shù)人員親自去涉險(xiǎn)，大大提高了工作的安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，促使無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在礦山測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用。無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅有利于打破傳統(tǒng)測(cè)量方式的局限性，而且還能夠廣泛收集礦山現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供有效保障。通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的礦山測(cè)量，為礦山地籍調(diào)查工作以及開(kāi)采工作的有序?qū)嵤┨峁┯行ПＵ稀?/p>