蘭舜涯

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

依托無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空測(cè)繪的技術(shù)便是無(wú)人機(jī)航測(cè)。露天礦山測(cè)繪有著極高的嚴(yán)謹(jǐn)性、系統(tǒng)性要求，引入無(wú)人機(jī)航測(cè)開(kāi)展此項(xiàng)工作的測(cè)繪工作，能夠取得更佳的測(cè)繪效率與質(zhì)量。而在具體測(cè)繪過(guò)程中，相關(guān)人員需要明確無(wú)人機(jī)航測(cè)自身特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上以礦山具體情況為根據(jù)合理設(shè)定應(yīng)用方法，最大限度發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，確保最終測(cè)繪成果的精確性。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)定義及優(yōu)勢(shì)

1.1 無(wú)人機(jī)航測(cè)定義

圖1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)工作流程

無(wú)人機(jī)航測(cè)具有相當(dāng)高的智能化程度，且作業(yè)能力突出。高度適中的情況下開(kāi)展飛行作業(yè)，飛行中的景象依托設(shè)備上高品質(zhì)分辨相機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行拍錄，并在自身?yè)Q算及分析系統(tǒng)的作用下分析測(cè)算遙感影像，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息形式后向終端設(shè)備反饋，能將更全面、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息便捷的提供給使用者使用，系統(tǒng)化了解無(wú)人機(jī)行駛地形[1]。目前，無(wú)人機(jī)航測(cè)在我國(guó)測(cè)量大部分領(lǐng)域中發(fā)揮了至關(guān)重要的應(yīng)用價(jià)值，前期勘測(cè)地形的效率大幅度提升。而在露天礦山測(cè)繪中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)時(shí)，基本上是以踏勘測(cè)區(qū)、布設(shè)像控點(diǎn)、基本控制測(cè)量、航空測(cè)量及影像采集等方面為主，下圖1 呈現(xiàn)了無(wú)人機(jī)航測(cè)的工作流程。

1.2 無(wú)人機(jī)航測(cè)優(yōu)勢(shì)

就無(wú)人機(jī)航測(cè)的優(yōu)勢(shì)而言，具體體現(xiàn)在下述四個(gè)方面：其一，操作便捷。露天礦山測(cè)繪中，相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)繪手段而言，無(wú)人機(jī)航測(cè)便捷性更強(qiáng)，無(wú)需人員實(shí)時(shí)監(jiān)控，且攝影設(shè)備運(yùn)輸中有著更大的空余空間，能夠穩(wěn)步提升露天礦山的測(cè)繪水平；其二，測(cè)繪效率高。露天礦山測(cè)繪中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)時(shí)，具備著與相關(guān)部門(mén)控制標(biāo)準(zhǔn)相符合的飛行高度，所以測(cè)繪期間無(wú)需將飛行許可申請(qǐng)?zhí)峤恢料嚓P(guān)部門(mén)，簡(jiǎn)化了這一環(huán)節(jié)后，可促進(jìn)測(cè)繪效率根本性的提升；其三，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性高[2]。露天礦山測(cè)繪中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，能取得精準(zhǔn)性更高的測(cè)量數(shù)據(jù)，且影像數(shù)據(jù)資料也有著極高的分辨率，按照不同比例尺轉(zhuǎn)化為圖像之后，能將更全面、科學(xué)的數(shù)據(jù)服務(wù)提供給測(cè)繪工作的開(kāi)展；其四，應(yīng)急能力強(qiáng)。無(wú)人機(jī)航測(cè)用于航拍期間，能夠應(yīng)急處理各類(lèi)突發(fā)情況，為航測(cè)工作開(kāi)展的穩(wěn)定性提供保障。同時(shí)，起飛與降落中的無(wú)人機(jī)，無(wú)需太大的場(chǎng)地面積，能減少露天礦山測(cè)繪中的成本支出。

2 露天礦山測(cè)繪中無(wú)人機(jī)航測(cè)的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目任務(wù)概況

首先，采集數(shù)字線(xiàn)劃圖。數(shù)字線(xiàn)劃圖的比例一般是1 ：2000和1 ：5000 ；其次，數(shù)字影像圖的采集中要確定為正射影像；再次，以工作礦區(qū)為對(duì)象進(jìn)行地形地質(zhì)圖的繪制；最后，驗(yàn)證無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的精度。實(shí)踐操作中，需要提前進(jìn)行部分地面控制點(diǎn)的確立，細(xì)化調(diào)整無(wú)人機(jī)搭載數(shù)碼相機(jī)的精度，確保與數(shù)據(jù)采集精度要求相符合，完成這一工作后即可利用無(wú)人機(jī)開(kāi)始攝影[3]。值得一提的是，在實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)測(cè)繪中應(yīng)用相機(jī)的標(biāo)定結(jié)果，能夠更準(zhǔn)確的評(píng)估無(wú)人機(jī)攝影精度水平。

2.2 搜集數(shù)據(jù)資料

正式實(shí)施開(kāi)采工作前，還應(yīng)當(dāng)搜集開(kāi)采需求的露天礦山的結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境等數(shù)據(jù)資料。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)屬于信息時(shí)代的新興技術(shù)，在數(shù)據(jù)資料搜集方面呈現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢(shì)。如在測(cè)繪礦山地貌時(shí)，依托無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠取得準(zhǔn)確而又詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，建立在這些數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上開(kāi)采礦山時(shí)，能夠大幅度提升作業(yè)質(zhì)量及效率。

2.3 航線(xiàn)設(shè)計(jì)

礦山測(cè)繪中選擇分辨率時(shí)，需對(duì)礦山地形條件、不同比例尺成圖標(biāo)準(zhǔn)、基高比及測(cè)圖等高舉等信息展開(kāi)綜合分析，確保成像精度能與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符合，以此促進(jìn)成像周期的減少。與傳統(tǒng)人際測(cè)繪相比而言，無(wú)人機(jī)航測(cè)有著更小的設(shè)備體積，相應(yīng)的也會(huì)縮小電池規(guī)格，會(huì)對(duì)單次航測(cè)面積與傳感器像幅構(gòu)成影響[4]。選用的無(wú)人機(jī)如果為電驅(qū)型，整個(gè)測(cè)繪作業(yè)在其續(xù)航的影響下需要分多次進(jìn)行，此時(shí)也就有必要合理劃分露天礦山測(cè)繪區(qū)域。而在劃分區(qū)域時(shí)，要確保航測(cè)布設(shè)與飛行路線(xiàn)之間的一致性，參照航測(cè)行高，控制分區(qū)地形高差不超過(guò)杭高的1/6，在維持平直航線(xiàn)的前提下，圍繞跨度展開(kāi)最大程度的區(qū)分，同時(shí)將礦山測(cè)繪區(qū)全部覆蓋在內(nèi)。

2.4 確定飛行方式

無(wú)人機(jī)航測(cè)中，三角測(cè)量法屬于一種核心技術(shù)，其具體應(yīng)用需要建立在數(shù)碼影像偏小、待測(cè)繪區(qū)域內(nèi)地面控制點(diǎn)不多的前提下，通過(guò)處理和計(jì)算礦山影像對(duì)應(yīng)的加密點(diǎn)坐標(biāo)和外方位元素，確保最終能夠取得最佳效果的測(cè)量結(jié)果。工作人員在分析測(cè)繪成果精度時(shí)，需要密切結(jié)合航測(cè)中出現(xiàn)的定向點(diǎn)中誤差與最大誤差，通過(guò)計(jì)算獲取評(píng)查結(jié)果，并以此為根據(jù)計(jì)算無(wú)人機(jī)應(yīng)用中的飛行高度。在選擇無(wú)人機(jī)的飛行方式時(shí)，為了將礦山測(cè)繪特點(diǎn)及需求滿(mǎn)足，一般都采取低空飛行，此類(lèi)飛行方式相對(duì)于其他飛行方式而言，包含下述兩方面的優(yōu)勢(shì)：一方面，低空飛行即便是面對(duì)惡劣、復(fù)雜的礦山地形環(huán)境，也能為無(wú)人機(jī)航測(cè)提供有效性保障，且最終能夠獲取精準(zhǔn)、科學(xué)的測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果；另一方面，低空飛行能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控礦山開(kāi)采工作，能向監(jiān)管部門(mén)實(shí)時(shí)反饋拍攝的現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采情況，可以有效保護(hù)資源，且能將盲目開(kāi)采或其他問(wèn)題規(guī)避。

2.5 像控點(diǎn)布設(shè)

通過(guò)像控點(diǎn)的嚴(yán)格控制，能夠促進(jìn)無(wú)人機(jī)航測(cè)精度的提高。具體而言，選擇60cm 直徑的圓形像控點(diǎn)，同時(shí)像控點(diǎn)處用白石灰粉加以標(biāo)記?？刂坪骄€(xiàn)間隔維持在1km 左右，每個(gè)航線(xiàn)之間進(jìn)行平高點(diǎn)的布置。無(wú)特殊情況時(shí)，航向、旁向兩旁重疊范圍內(nèi)也要進(jìn)行像控點(diǎn)的設(shè)置，確保共用性[5]。同時(shí)，也要將像控點(diǎn)設(shè)置在分區(qū)重疊部位，促進(jìn)像控點(diǎn)利用率的提升。通過(guò)RTK 設(shè)備的運(yùn)用，檢測(cè)各個(gè)像控點(diǎn)布置精度，反復(fù)測(cè)量2 次并取均值當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，以此為其提供整體性的精度保障。

2.6 航測(cè)

露天礦區(qū)一般都有較大的風(fēng)力，難免會(huì)對(duì)最終測(cè)繪成像構(gòu)成影響，所以航測(cè)工作的開(kāi)展需建立在不超過(guò)4 級(jí)風(fēng)力情況的前提下。地面監(jiān)測(cè)站需要對(duì)飛行中的無(wú)人機(jī)航向角、仰俯角、橫滾角等參數(shù)實(shí)時(shí)觀測(cè)，一旦長(zhǎng)時(shí)間難以將無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)校正，需即刻將其召回。無(wú)人機(jī)航測(cè)中，會(huì)生成能夠影響最終測(cè)繪質(zhì)量的原始圖、相片結(jié)合圖、航線(xiàn)、圖片參數(shù)等。所以，有關(guān)最終航測(cè)結(jié)果方面，需要滿(mǎn)足成像清晰、層次分明、色調(diào)柔和等要求，且要保證放大圖像后的礦山地物形象及礦山分布僅通過(guò)肉眼即可看到。

2.7 處理礦山測(cè)繪圖像

要想為礦山測(cè)繪提供更高精準(zhǔn)度保障，有必要處理礦山地質(zhì)圖像，提高攝影測(cè)量的質(zhì)量，這也就要求加固無(wú)人機(jī)，以免無(wú)人機(jī)拍攝頭在拍攝過(guò)程中出現(xiàn)位移或松動(dòng)的情況[6]。而為了將預(yù)期的礦山測(cè)繪效果達(dá)成，在后期處理拍攝的圖像時(shí)，需要聯(lián)合其他多項(xiàng)圖像處理技術(shù)，將圖像中干擾項(xiàng)逐一去除。下表1 展示了礦山測(cè)繪圖像處理綜合信息。

表1 露天礦山測(cè)繪圖像處理信息綜合表

根據(jù)上表1 能夠得知，礦山地質(zhì)勘查中，利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)捕捉航拍圖像，能夠高精度處理拍攝到的圖像，且此類(lèi)圖像是測(cè)繪礦山的關(guān)鍵基礎(chǔ)。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能促進(jìn)礦山地質(zhì)勘查精度、速度回轉(zhuǎn)的大幅度提升，在相關(guān)軟件工具的應(yīng)用下開(kāi)展礦山測(cè)繪填圖，能將礦山整個(gè)工作區(qū)測(cè)繪成果獲取。

上文分析的基于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的露天礦山測(cè)繪中，能將礦山測(cè)繪需求更全面地滿(mǎn)足，可將綜合化、規(guī)范化及智能化航測(cè)技術(shù)供于專(zhuān)業(yè)技術(shù)及管理人員使用，同時(shí)能為政府及社會(huì)搭建與地質(zhì)工作間的溝通橋梁，將科學(xué)合理的地質(zhì)科學(xué)依據(jù)供于政府決策、重大工程建設(shè)、礦山建設(shè)布局、礦山地質(zhì)資源利用開(kāi)發(fā)、災(zāi)害防治及生態(tài)環(huán)境保護(hù)，有利于礦山發(fā)展管理水平的大幅度提升，進(jìn)而為礦山發(fā)展提供協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性保障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為信息科技時(shí)代產(chǎn)物之一的無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，在現(xiàn)代測(cè)繪行業(yè)中逐步顯露了其他技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，能將有力的技術(shù)支撐提供給礦區(qū)地質(zhì)地形繪制、開(kāi)采常規(guī)監(jiān)測(cè)及礦山地質(zhì)災(zāi)害航測(cè)等工作的開(kāi)展。依托該技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)，擁有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)人工測(cè)繪的精準(zhǔn)度，且內(nèi)容更加豐富，最終測(cè)繪的影像能更準(zhǔn)確地反映礦山地質(zhì)地貌。