劉韋華，謝梅秀，楊朝興

（江西省煤田地質(zhì)局測(cè)繪大隊(duì)，江西 南昌 330001）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)、動(dòng)態(tài)定位技術(shù)以及圖像融合技術(shù)等快速發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)測(cè)繪及地理信息新技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得礦山及地質(zhì)勘查逐漸向現(xiàn)代化、數(shù)字化發(fā)展，對(duì)不同地理信息以及地質(zhì)資料的綜合利用提供了平臺(tái)，尤其是在現(xiàn)代礦山測(cè)量中，不僅需求精度更高的測(cè)繪精度，而且測(cè)量周期普遍明顯降低[1]。基于此，本文以測(cè)繪與地理信息新技術(shù)為研究對(duì)象，分析其在礦山測(cè)量中的應(yīng)用以及展望，對(duì)推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展提供幫助。

1 現(xiàn)代化測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)代化測(cè)繪新技術(shù)包括無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、GNSS技術(shù)、GPS-RTK聯(lián)測(cè)技術(shù)等，本文著重講述常見(jiàn)的無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)。

1.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是在無(wú)人機(jī)垂直攝影技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，彌補(bǔ)了垂直攝影技術(shù)僅能獲得垂直方向航空影像資料的弊端，實(shí)現(xiàn)了從多角度、多方位獲取測(cè)繪區(qū)域傾斜方向攝影影像數(shù)據(jù)的目的，使得航空影像中的“留白”問(wèn)題得到明顯的改善，提高了測(cè)繪精度[1]。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用主要包括飛行計(jì)劃編制、地面控制測(cè)量、影像數(shù)據(jù)獲取、空中三角加密測(cè)量、地形成果圖件輸出等步驟（圖1）。

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)量中應(yīng)用的主要步驟包括：①飛行計(jì)劃編制，根據(jù)測(cè)繪區(qū)域地形地貌特征、氣候條件、植被發(fā)育程度、踏勘現(xiàn)狀、無(wú)人機(jī)型號(hào)等制定合理的飛行高度、旁向重疊度和航向重疊度等參數(shù)，制定飛行時(shí)段等；②地面控制測(cè)量是提高無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量精度的基礎(chǔ)，像控點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)地形地貌變化規(guī)律做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在植被發(fā)育、地形變化較大區(qū)域像控點(diǎn)密度適當(dāng)增加，在地形平坦、植被不發(fā)育的區(qū)域像控點(diǎn)密度適當(dāng)降低；③影像數(shù)據(jù)獲取，在完成飛行計(jì)劃以及像控點(diǎn)布設(shè)的基礎(chǔ)上，按照制定的飛行技術(shù)進(jìn)行航空影像數(shù)據(jù)的獲取，對(duì)每天拍攝的影像數(shù)據(jù)資料進(jìn)行檢查，若質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則需重新拍攝，直至每天獲取的影像數(shù)據(jù)均符合質(zhì)量要求為止；④空中三角加密測(cè)量，在影像數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行空中三角加密測(cè)量，雖然無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多角度、多方位獲取影像數(shù)據(jù)，有效的降低了測(cè)繪“留白”問(wèn)題，但是在測(cè)繪過(guò)程中不可避免的因高大建筑物、地形地貌、植被發(fā)育程度等影響造成測(cè)繪“留白”，導(dǎo)致局部區(qū)域的測(cè)繪精度無(wú)法滿足礦山測(cè)量的基本需求，此時(shí)需要借助航空拍攝過(guò)程中自動(dòng)存儲(chǔ)的POS數(shù)據(jù)進(jìn)行方位元素的預(yù)測(cè)計(jì)算進(jìn)而消除測(cè)繪“留白”問(wèn)題造成的精度降低問(wèn)題；⑤地形成果圖件輸出，在核對(duì)無(wú)誤的基礎(chǔ)上根據(jù)比例尺要求輸出成果圖件。

圖1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)流程示意圖

1.2 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)是以三維激光掃描儀為主體的測(cè)繪新技術(shù)，該技術(shù)借助三維激光掃描儀中安置的激光二極管裝置進(jìn)行發(fā)射周期性的脈沖信號(hào)，當(dāng)周期性的脈沖信息被被測(cè)物體表面反射后經(jīng)過(guò)三維掃描儀中的接受透鏡接受。

根據(jù)信號(hào)發(fā)射與接受時(shí)間差以及距離測(cè)量結(jié)果等計(jì)算出被測(cè)物體的三維空間坐標(biāo)，進(jìn)而獲得測(cè)繪區(qū)域大面積的三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，最終根據(jù)這些數(shù)據(jù)制作成相應(yīng)比例尺的地形圖。

三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用流程主要包括：①外業(yè)數(shù)據(jù)采集，根據(jù)地形地貌、植被發(fā)育程度等將測(cè)繪區(qū)域劃分成若干測(cè)繪區(qū)塊，確定掃描儀以及標(biāo)靶的位置，盡可能的設(shè)置在視野開(kāi)闊的區(qū)域；②點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，由于三維激光掃描儀的掃描精度是隨著掃描距離的增加而逐漸降低的，因此一般將每一測(cè)站的掃描距離限制在300m以內(nèi)，導(dǎo)致測(cè)繪區(qū)域形成多個(gè)測(cè)站，此時(shí)不同測(cè)站之間的坐標(biāo)系統(tǒng)是獨(dú)立的、不統(tǒng)一的，因此，在外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后需要對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將不同的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換至同一坐標(biāo)系統(tǒng)下；③點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程就是數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)，可分為絕對(duì)配準(zhǔn)和相對(duì)配準(zhǔn)兩種方式，前者是將每一測(cè)站的坐標(biāo)系統(tǒng)逐一配準(zhǔn)至絕對(duì)的坐標(biāo)系統(tǒng)下，后者是將不同坐標(biāo)系統(tǒng)先配準(zhǔn)至某一測(cè)站的局部坐標(biāo)系統(tǒng)，再將統(tǒng)一至某一測(cè)站的坐標(biāo)系統(tǒng)配準(zhǔn)至絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)下；④成果圖件輸出，根據(jù)相應(yīng)比例尺輸出整飾好的地形圖件。

2 地理信息技術(shù)的應(yīng)用

地理信息技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，主要包括3S技術(shù)以及以3S技術(shù)為基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是以現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合3S技術(shù)形成的集數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用于一體的現(xiàn)代化新技術(shù)，其特點(diǎn)包括：①空間特征，地理信息系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)以三維空間信息為主，因此該系統(tǒng)具有空間特征；②多維結(jié)構(gòu)特征，該系統(tǒng)是在二維空間的基礎(chǔ)上表達(dá)出多維信息的過(guò)程；③時(shí)效性，該系統(tǒng)具有易改正、補(bǔ)充的優(yōu)勢(shì)，因此根據(jù)定期數(shù)據(jù)更換、糾正等可獲得時(shí)效性強(qiáng)的綜合信息資料。

地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用主要包括：①數(shù)據(jù)采集方面的應(yīng)用，以GPS等定位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；②數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用，地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，將采集的數(shù)據(jù)根據(jù)用戶需求進(jìn)行運(yùn)算，剔除冗余數(shù)據(jù)，補(bǔ)充缺失數(shù)據(jù)等；③數(shù)據(jù)管理方面的應(yīng)用，管理系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的核心功能，主要包括地理信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理方面主要為空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)→基于GIS平臺(tái)的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范（數(shù)據(jù)格式、類型等）→數(shù)據(jù)代碼格式→矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)→空間信息查詢等；④用戶查詢方面的應(yīng)用，根據(jù)不同客戶需求開(kāi)放查詢條線，可有效的提高數(shù)據(jù)信息的社會(huì)服務(wù)效益。

3 應(yīng)用展望分析

綜上所述，測(cè)繪與地理信息新技術(shù)在現(xiàn)代化礦山測(cè)量中具有廣闊的應(yīng)用前景，在今后三維礦山以及數(shù)字化礦化建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是，現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)是以計(jì)算技術(shù)、圖像融合技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)為基礎(chǔ)的，雖然現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理技術(shù)在數(shù)據(jù)分析、處理中取得了較好的成果，但仍然無(wú)法滿足快速發(fā)展的基本需求，如如何更加準(zhǔn)確的剔除數(shù)據(jù)的冗余數(shù)據(jù)，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)的噪聲等有效剔除是今后發(fā)展的主要方向。