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        無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

        2019-05-27 11:45:30
        世界有色金屬 2019年5期
        關(guān)鍵詞:礦山測(cè)量

        劉 梅

        (江西省勘察設(shè)計(jì)研究院,江西 南昌 330095)

        隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和逐步轉(zhuǎn)型,在此過(guò)程中,利用先進(jìn)的無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)當(dāng)前的礦山環(huán)境進(jìn)行全面了解是相當(dāng)必要的。就我國(guó)的礦山測(cè)量方面的技術(shù)而言,無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)大大的降低了測(cè)量成本,提高了工作效率,保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)、可信,是當(dāng)前社會(huì)環(huán)境中十分重要的測(cè)量技術(shù)之一。為此,本文將以無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)量方面的應(yīng)用為主要研究對(duì)象,客觀(guān)闡述其在礦山測(cè)量方面的應(yīng)用及重要性。

        1 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的工作原理

        在無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)方面,其主要具備了高空作業(yè)、攝影成像、遙控、微波傳輸及計(jì)算機(jī)影像處理等功能,在其工作的過(guò)程中,以高空為作業(yè)平臺(tái),通過(guò)機(jī)載的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控,其中,主要以高分辨率的CCD數(shù)碼相機(jī)、輕型的光學(xué)相機(jī),紅外線(xiàn)掃描儀、激光掃描儀和磁測(cè)儀等設(shè)備進(jìn)行輔助,以獲取高分辨率、真彩色的數(shù)字影像,在通過(guò)專(zhuān)業(yè)的數(shù)字測(cè)圖、繪圖等軟件進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理,再配合以高精度要求的繪圖制作工藝,以及各種比例尺的要求下得以完善和修飾[1]。其中,常采用的比例尺有:1:1000,1:2000和1:5000。

        2 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)

        作為現(xiàn)代化的新型測(cè)量技術(shù),無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)得到了較大的應(yīng)用前景??陀^(guān)的對(duì)其進(jìn)行使用優(yōu)勢(shì)總結(jié)為:①勞動(dòng)強(qiáng)度低。在礦山工程的傳統(tǒng)測(cè)量過(guò)程中,需要將測(cè)量設(shè)備全部轉(zhuǎn)移至測(cè)量現(xiàn)場(chǎng),如全站儀,大大地增加了測(cè)量人員的工作負(fù)擔(dān),加大了工作強(qiáng)度,同時(shí)亦浪費(fèi)了測(cè)量人員的人力和精力。②測(cè)量效率高。利用現(xiàn)代化的無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù),極大程度的減少了不必要的工程消耗,減少了人力資源的使用,大大的提高了測(cè)量工作的整體效率[2]。③成本低。在使用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的過(guò)程中,其減少了大型設(shè)備、人力資源等的消耗,降低了人力成本、物資成本。④機(jī)動(dòng)靈活。無(wú)人機(jī)是一種小型設(shè)備,便于工程測(cè)量中的攜帶,在測(cè)量時(shí)不易受到客觀(guān)環(huán)境因素的影響,其設(shè)備自身亦具備機(jī)動(dòng)靈活的客觀(guān)屬性。⑤精度高。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、掃描技術(shù)及定位技術(shù)等多方面技術(shù)的有機(jī)統(tǒng)一體,在實(shí)際的測(cè)量中具有高分辨率、高精準(zhǔn)定位、高攝影攝像等多種功能,在計(jì)算機(jī)技術(shù)的協(xié)同處理中,基本實(shí)現(xiàn)了礦山地質(zhì)、地形、地貌等的真實(shí)投影[3]。⑥安全性能高。該技術(shù)無(wú)需真人對(duì)其進(jìn)行駕駛操作,只需遠(yuǎn)程進(jìn)行遙控,或按規(guī)劃路線(xiàn)航行。

        3 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例

        3.1 工程概況

        在某礦山工程中,為滿(mǎn)足測(cè)量需求,需采用現(xiàn)代化無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)其進(jìn)行全礦區(qū)數(shù)據(jù)信息采集,并以1:2000的比例尺進(jìn)行地質(zhì)圖繪制。該礦山工程位于某省西部地段,海拔約2300米,地形為山地,但地勢(shì)基本平坦,無(wú)大型障礙物,基本適用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)其進(jìn)行全景拍攝。

        3.2 基本流程

        (1)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量。全面綜合考究礦區(qū)的具體情況、攝影面積、周邊環(huán)境及氣候條件等客觀(guān)因素,在本項(xiàng)目中則采用華測(cè)P700E型的無(wú)人機(jī),其中,續(xù)航時(shí)間基本達(dá)到2.5h,巡航速度約90Km/h,最大的有效荷載為5kg,搭載3500萬(wàn)像素相機(jī),鏡頭焦距為35mm,航線(xiàn)為礦區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)劃航線(xiàn)。

        在實(shí)際的拍攝過(guò)程中,以5cm的地面分辨率,航片傾角不大于5°,偏角不大于15°為基本要求。在航拍結(jié)束后獲得的影像效果良好,清晰、飽滿(mǎn)、均勻,可提供真實(shí)、有效、全面的數(shù)據(jù)參考。

        (2)像片控制測(cè)量?;谠摰V山的特殊地質(zhì)地形,在擬定的測(cè)量方案中采取的是區(qū)域網(wǎng)布設(shè)方案,其中,以?xún)蓷l及兩條以上的平行線(xiàn)為主要航線(xiàn),并分別布設(shè)平高控制點(diǎn),在每對(duì)像控點(diǎn)出設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位設(shè)計(jì),且相距一般不超過(guò)4條基線(xiàn)。此外,為了強(qiáng)化加密像控點(diǎn)的精度,需要在不規(guī)則的區(qū)域網(wǎng)中的凸角處增設(shè)平高點(diǎn),凹角處設(shè)置高程點(diǎn)。為了保障加密控制點(diǎn)的質(zhì)量,以及充分考慮礦山的實(shí)際地礦信息,需要對(duì)高程控制點(diǎn)的平面左邊進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

        (3)全數(shù)字空中三角測(cè)量。在實(shí)際的空中三角測(cè)量過(guò)程中,航拍數(shù)據(jù)的真實(shí)性、客觀(guān)性、有效性等是影像成本的必備條件。為此,拍攝設(shè)備必須是當(dāng)前市場(chǎng)中具備自動(dòng)化、專(zhuān)業(yè)化、高精度、高速度的影像拍攝及處理系統(tǒng),如Pix4D軟件。其可以在無(wú)人工干預(yù)的前提下實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)張影像的快速處理,制作成專(zhuān)業(yè)、精確的二維地圖和三維模型。同時(shí)亦能完成原始影像的自動(dòng)校準(zhǔn),提高攝影影響的精確度與精準(zhǔn)度。

        (4)數(shù)據(jù)采集。在此過(guò)程中主要采用MapMatrix全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng),其能自動(dòng)的完成數(shù)據(jù)采集,同時(shí)亦能準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)進(jìn)行采編入庫(kù)和數(shù)據(jù)處理。在此過(guò)程中,主要進(jìn)行的是立體模型的建立、DLG(數(shù)字線(xiàn)劃圖)和DOM(數(shù)字正射影像)的制作。

        (5)精度檢測(cè)。參考文件為《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1:500、1:1000、1:2000數(shù)字線(xiàn)劃圖(DIG)》(CH/9008.1-2010)。實(shí)地測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果均符合規(guī)范要求。

        表1 DLG圖中精度檢測(cè)結(jié)果

        (6)成果提交。在對(duì)礦山的實(shí)際情況進(jìn)行全景測(cè)量完成后,需將測(cè)量的數(shù)據(jù)、繪圖、影像等資料進(jìn)行全面檢查,在總體質(zhì)量良好的情況下,進(jìn)行全面綜合性評(píng)價(jià),合格后方可提交。

        4 結(jié)語(yǔ)

        在對(duì)礦山工程進(jìn)行實(shí)地測(cè)量中,無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)體現(xiàn)了極大的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)和技術(shù)特點(diǎn),是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中必不可少的測(cè)量技術(shù)之一。在與多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行完成高效結(jié)合后,遙感技術(shù)、影像處理技術(shù)及攝像技術(shù)等都得到了一定程度的改進(jìn)與提升,反向亦推動(dòng)了無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

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