梁彥平

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊，河北 保定 071051）

正是因為無人機(jī)低空遙感技術(shù)的發(fā)展，使其一面世就成為目前大比例尺地形圖數(shù)字化測繪的重要手段之一。而利用大比例尺地形圖數(shù)字化航測試驗分析證明，其精度完全滿足現(xiàn)實要求[1]。另外一方面，無人機(jī)低空遙感在地質(zhì)測繪、礦區(qū)勘查以及山區(qū)地形測繪中均發(fā)揮著極其重要的作用。這些小區(qū)域的無人機(jī)低空遙感技術(shù)的使用，導(dǎo)致采取無人機(jī)低空遙感技術(shù)進(jìn)行礦山地質(zhì)數(shù)字化測量的時候快速更新地形圖就成為一種技術(shù)上的可能。現(xiàn)階段而言，數(shù)字化礦山地質(zhì)測量建設(shè)已經(jīng)取得了一定的成果，研究無人機(jī)低空遙感技術(shù)在數(shù)字化礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用，為礦山地質(zhì)數(shù)字化信息數(shù)據(jù)的更新提供了技術(shù)上的支撐，對保證我國礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展具備重要影響。

1 基于低空遙感的礦山地質(zhì)數(shù)字化測量技術(shù)

1.1 確定無人機(jī)系統(tǒng)參數(shù)

按照測繪區(qū)的飛行方案、地形環(huán)境、地質(zhì)條件、航程遠(yuǎn)近、載荷量以及成本費用等要求，確定無人機(jī)低空遙感技術(shù)所用的參數(shù)，全面考慮成本效率比的問題，組建或選取無人機(jī)低空遙感技術(shù)[2]。除此之外，還需要另外設(shè)置飛行任務(wù)的載荷控制參數(shù)。這是因為無人機(jī)的機(jī)體較其他機(jī)體要小得多、重量偏輕，在空中很容易受到氣流的干擾。為確保無人機(jī)低空遙感航攝影像的成像質(zhì)量，就要求其影像航向重疊度必須嚴(yán)格控制在百分之七十五至百分之九十，而旁向重疊度則需要控制在百分之四十至百分之六十五，換句話說有必要按照影像精度的具體要求、航拍速度、飛行高度以及相機(jī)參數(shù)等確定科學(xué)合理的相機(jī)拍攝的間隔時間，從而獲得合理的、滿足最后數(shù)據(jù)處理要求的重疊影像[3]。需要說明的是，除了在特別狀況下的應(yīng)急需要外，必須盡可能地選擇天氣晴朗的狀態(tài)下進(jìn)行航攝，以保證最終影像的清晰程度。另外在光線允許的狀況下，盡可能使用定焦鏡頭，通過小光圈進(jìn)行拍攝，并把相機(jī)IPSO感光度調(diào)到最小，否則大光圈的景深如果不夠就會造成立體三維模型成像模糊，而感光度越大，產(chǎn)生信噪比就越多。同時還需要避免鏡頭發(fā)生畸變，進(jìn)而確保后期制作出來的三維模型質(zhì)量合格。飛行作業(yè)的時候，借助地面站遠(yuǎn)程低空無人機(jī)，根據(jù)方案規(guī)劃出來的航線進(jìn)行自主飛行，控制搭載相機(jī)和各種傳感器航攝以及調(diào)整飛行狀況、目標(biāo)地物影像等數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)能夠通利用無線數(shù)據(jù)鏈路實時傳輸給地面站，或者在無人機(jī)接收以后通過大容量儲存卡進(jìn)行讀取。

1.2 數(shù)據(jù)采集和地形圖編輯

低空遙感技術(shù)主要采取無人機(jī)對大型礦山的地質(zhì)條件、地形環(huán)境以及勘探范圍進(jìn)行測量和航拍，借助無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)傳輸將影像數(shù)據(jù)資料儲存到地面站臺的計算機(jī)內(nèi)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和地形圖的編輯。在礦山地質(zhì)的數(shù)字化測量工作中，由于地形環(huán)境比較復(fù)雜，一般情況下會遍布電線、管線等設(shè)備儀器，因而對數(shù)字化測量數(shù)據(jù)的精度就會存在一定程度的誤差。通常狀況下，在圖上允許存在0.51mm的誤差，實地允許存在1.10m的誤差[4]。在低空無人機(jī)拍攝形成的影像數(shù)據(jù)資料的分析上，主要是對其所涵蓋的拍攝與調(diào)查范圍有著較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，對影像圖的邊緣進(jìn)行細(xì)致的檢查，如若沒有出現(xiàn)明顯的地形起伏狀況，色彩分布均勻、反差較小的話，就滿足礦山地質(zhì)數(shù)字化測量平面圖的最終成像要求了。

1.3 多尺度大范圍的遙感影像的快速獲取

在實際的測量過程中，無人機(jī)低空遙感技術(shù)需要按照實地環(huán)境與調(diào)查情況，采取空中三角測量技術(shù)，設(shè)定科學(xué)、合理的飛行參數(shù)，選取較為合理的飛行平臺和線路，如此就能夠在短時間內(nèi)獲取具備標(biāo)準(zhǔn)地理坐標(biāo)的正射影像圖。通常一個由幾百個影像構(gòu)成的圖像數(shù)據(jù)可以在幾分鐘之內(nèi)被迅速處理，而且數(shù)千張的影像也可以在幾個小時之內(nèi)處理，這就是傳統(tǒng)測量方法沒有辦法比擬的。除此之外，利用調(diào)節(jié)波段的具體權(quán)重、測量尺度、均值因子等參數(shù)能夠完成“多尺度”影像資料的獲取，通過調(diào)改飛行姿勢、時間、拍攝補償、延遲曝光以及進(jìn)行科學(xué)設(shè)計的轉(zhuǎn)彎緩沖等，能夠快速獲取到大范圍遙感影像，進(jìn)一步提高遙感影像的拍攝質(zhì)量與圖像精度。

2 工程實驗與效果分析

為了更加清楚、具體的看出此方法的實際效果，特與傳統(tǒng)測量方法進(jìn)行對比，對其影響精度進(jìn)行比較。

2.1 實驗準(zhǔn)備

為保證試驗的準(zhǔn)確性，將兩種測量方法設(shè)計同樣置于相同的試驗環(huán)境之中，進(jìn)行對比試驗。本文以山西省某15平方米大小左右的礦區(qū)為實驗對象。

2.2 實驗結(jié)果分析

試驗過程中，通過兩種不同的測量方法同時在相同環(huán)境下進(jìn)行工作，分析其成像精度的變化。實驗效果對比見圖1所示。

從實驗結(jié)果中看出，本文提出的測量方法相比于傳統(tǒng)方法，隨著無人機(jī)航攝時間高度的增加，在圖像精度上始終高于傳統(tǒng)測量方法，最大值之間相差百分之二十左右，優(yōu)勢明顯，且波動起伏并不是很劇烈，實驗證明，本文提出的測量方法具有顯著效果。

圖1 實驗對比圖

3 結(jié)語

本文對基于低空遙感的礦山地質(zhì)數(shù)字化測量技術(shù)進(jìn)行分析，依托無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)進(jìn)行探究，根據(jù)礦山地質(zhì)數(shù)字化成像要求，對航攝測量方法進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)本文設(shè)計。實驗論證表明，本文設(shè)計的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠為基于低空遙感的礦山地質(zhì)數(shù)字化測量技術(shù)的實際運用提供理論依據(jù)。