倪小春，黃 星

（江西省新達地質災害防治研究院，江西 新余 338000）

隨著礦山三維地質數字化采礦技術的發(fā)展，研究礦山三維地質建模技術，提高礦山采礦的智慧化水平。結合傾斜攝影測量技術和無人機攝影等技術，建立礦山三維地質建?？焖贅嫿Ｐ?，通過圖像三維重構技術和邊緣特征重組技術，進行礦山三維地質建?？焖僦亟M，提取礦山三維地質傾斜攝影測量的模板特征量，采用彩色重建區(qū)域融合的方法，進行礦山三維地質傾斜攝影測量，提高礦山三維地質傾斜攝影測繪能力[1]。研究基于傾斜攝影測量的礦山三維地質建模快速構建方法，在提高礦山三維地質建模的準確性和地質礦山的勘測能力方面具有重要意義。本文提出基于傾斜攝影測量的礦山三維地質建?？焖贅嫿ǚ椒?。首先采用傾斜攝影測量的方法進行礦山三維地質層圖像采集，建立礦山三維地質傾斜攝影測量的子空間邊界匹配濾波分離模型，進行礦山構造成圖和構造建模，采用三維地質建?？焖僦貥嫷姆椒?，進行工區(qū)數據測試，根據三維重建輪廓區(qū)域的巖性特征分布，進行礦山三維地質建模的方法的輪廓特征重組，通過傾斜攝影測量和地質空間重構，實現礦山三維地質建模快速構建。最后進行仿真測試分析，展示了本文方法在提高礦山三維地質建模和重構能力方面的優(yōu)越性能。

1 礦山三維地質傾斜攝影測量圖像采集及預處理

1.1 圖像采集

傾斜航空攝影是利用傾斜航空相機獲取地物信息的一種新型航空攝影方式。傾斜航空攝影區(qū)別于傳統(tǒng)的豎直航空攝影方式，傾斜相機通常采用五個方位進行數據采集，分為正攝、前視、后視、左視、右視，配合慣導系統(tǒng)獲取高精度的位置和姿態(tài)信息，通過特定的數據處理軟件進行數據處理，將所有影像納入到統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)中，傾斜航空攝影。

（1）真實性。傾斜影像能讓礦山地質測量工作人員從多個角度觀察，更加真實再現地物的實際情況，無限接近實際礦山地質情況，彌補了傳統(tǒng)正射影像的不足。

（2） 可量測性。傾斜影像通過配套軟件的應用，可以直接基于成果影像進行高度、長度、面積、角度的量測，實時獲取數據。

（3）豐富紋理。與傳統(tǒng)垂直影像相比，傾斜影像有它自己獨特的優(yōu)勢，它能提供豐富的礦山開采區(qū)地質信息，即獲取了礦山開采區(qū)表面紋理，對于三維地質建模有著深遠的影響。

為了實現基于輪廓特征的礦山三維地質傾斜攝影測量信噪比提升拼接技術，首先對礦山三維地質傾斜攝影測量的邊緣模板進行分組檢測，根據邊緣檢測結果，通過多尺度空間匹配濾波檢測，采用多重逆掩斷層重組的方法[2]，建立礦山三維地質傾斜攝影測量的角點分割模型，通過地質層面和斷層約束控制的方法，進行礦山三維地質傾斜度測量，得到礦山三維地質傾斜攝影測量的三維斷層拓撲分布結構。提取礦山三維地質傾斜攝影測量的極低密度填圖參數，采用模糊度融合匹配算法，構建礦山三維地質傾斜攝影測量空間特征匹配模型，在多數元素地球化學模式下，將礦山三維地質傾斜攝影圖像進行有效分割。

根據上述分析，構建礦山三維地質傾斜攝影測量的圖像采集模型，根據圖像采集結果，進行礦山的三維地質建模[3]。在具體應用過程中，將圖像采集情況作為依據，按照如下具體步驟完成對圖像及圖像中礦山三維地質數據的采集。第一步，基于傾斜攝影技術，針對各個需要進行檢測的節(jié)點進行定位，并在一個相同的平行架結構上，安裝多個用于對礦山三維地質圖像數據信息進行采集的傳感器裝置以及用于實現對采集數據信息傳輸的通信裝置。通過對同一個需要進行檢測的節(jié)點在多個維度上的測定，實現三維地質建模所需信息數據的獲取。第二步，將所有獲取到的圖像資源和圖像中的數據信息資源整合，并生成一個建模軟件能夠識別的文件格式。在該文件當中，主要包括圖像、監(jiān)測信息以及監(jiān)測動態(tài)數據。同時，為了方便后續(xù)使用，將用于不同構建內容的圖像和數據以PDF或WORD格式完成對數據報告的生成。同時，在進行對礦山三維圖像的獲取和對數據的采集時，合理利用傾斜攝影測量技術能夠實現對礦山三維地質數據的全方位高精度采集，并實現對礦山三維地質的立體成像，以此為后續(xù)三維地質模型既其相關數據信息360°無死角展示。

1.2 圖像特征分析與處理

根據礦山地質區(qū)域的分布特征和成礦元素含量，采用等離子體質譜儀測定的方法，得到礦山三維地質傾斜攝影測量的暗原色分布集。復原圖像的邊緣特征分布集，得到礦山三維地質傾斜攝影測量內部信息的差異度模型，對透射率同質區(qū)域進行平滑處理，得到礦山三維地質傾斜攝影測量的模糊區(qū)域信噪比提升拼接特征。

在確定礦山三維地質傾斜攝影測量的邊緣輪廓特征檢測輸出內容后，將其作為依據，為了避免在生成的模型存在剖面“生硬”問題，可通過引入礦山地質專業(yè)技術的方式，結合實際礦山地質工作經驗，對其剖面圖進行繪制，通過反應區(qū)域內礦山三維地質地表、地信和地貌特征；礦山地下結構特征、地下水運動特征等信息的代入，形成一個完整的礦山三維地質坡面邊界線數據。在上述流程基礎上，通過對圖件進行矢量化處理，并完成對地質剖面邊界現線的拓撲差錯，將其中影響最終建模精度的矢量數據篩選并去除。再通過對拓撲造區(qū)的處理，形成一個矢量的剖面數據[4]。在剖面結構上，包含的礦山三維地質圖像參數包括：鉆孔數據、標準地層表、剖面參數屬性圖例等。在完成上述一系列內容后，為了確保最終模型的構建精度，還需要對其進行一致性檢查。由于在外部剖面數據當中存在同一個鉆孔可能由多種不同參數數據顯示的問題，因此針對這一問題，為了實現對其快速、有效的修改，選擇通過單元格自動生成的方式，針對生成的矢量剖面結構進行一致性檢查，其檢查內容包括對厚度一致性、屬性一致性、分層界限一致性等內容的檢查。在確保上述檢查內容均達到標準要求后，最終得到的地質模型才能夠滿足實際所需。

2 傾斜攝影測量和地質空間重構

利用基于傾斜攝影測量的礦山三維模型所采集的矢量范圍，實現地質勘測信息動態(tài)裁剪，同時結合矢量信息，將三維模型邏輯單體化，滿足精細化要求，實現實景三維數據、正射影像數據綜合管理。將本文所應用方法與傳統(tǒng)方法進行對比，本文所提出的方法可滿足礦產資源監(jiān)測與地質空間重構的需求。地上實景三維模型與地下探測相結合，實現地質測量三維立體圖像呈現。

根據三維重建輪廓區(qū)域的巖性特征分布，進行礦山三維地質建模的方法的輪廓特征重組，通過傾斜攝影測量和地質空間重構，根據花崗斑巖與橋源組地層接觸方法，建立三維重建輪廓序列分布模型[5]。在金屬硫化物的成礦遠景區(qū)，采用匹配濾波方法得到礦山三維地質傾斜攝影測量數值。

綜上分析，據三維重建輪廓區(qū)域的巖性特征分布，進行礦山三維地質建模的方法的輪廓特征重組，通過傾斜攝影測量和地質空間重構，實現礦山三維地質建?？焖贅嫿ā?/p>

3 仿真實驗測試

為了驗證本文方法在實現礦山三維地質建模及重建中的應用性能，進行實驗測試，實驗中取礦山三維地質建模的地質分布坐標見表1。

表1 礦山三維地質建模的地質分布坐標

根據表1的礦山三維地質建模的地質分布坐標分布情況，進行礦山三維地質建模，得到建模重構的參數解析結果見表2。

表2 建模重構的參數解析結果

分析表2得知，本文方法能有效實現建模重構的參數解析，通過傾斜攝影測量和地質空間重構，實現礦山三維地質建?？焖贅嫿ǎ瑓禍y量結果準確可靠，采用Matlab和CAD仿真技術，得到礦山三維地質重建圖層分布如圖1所示。

圖1 礦山三維地質重建圖層分布

分析圖1得知，采用該方法進行礦山三維地質建模構建的精準度較高，三維圖層的可視化分布效果較好。同時，在實驗過程中發(fā)現，本文上述提出的構建方法在實際應用中，通過引入傾斜攝影測量技術，不僅能夠實現對測量物體的輪廓進行精準定位，同時針對其內部各個結構也能夠進行更加詳細的展示，能夠滿足后續(xù)礦山勘察或礦山開采等工作開展使得數據需要[6]。而以往采用CAD、3D等相關輔助型繪圖工具完成對礦山地質模型的構建后，其精度無法達到實際要求，并且只能夠針對部分結構的基本輪廓進行定位，無法實現對其內部結構的可視化展現。除此之外，以往在使用各類輔助性的繪圖軟件時，會受到外界干擾因素的影響，并且由于礦山地質環(huán)境更加特殊，因此干擾程度也進一步增加。這一因素的存在，也使得最終模型構建成果與實際需要進行勘查的節(jié)點定位存在嚴重的偏差[7]。但應用傾斜攝影測量后，本文上述構建方法并沒有出現這一問題，能夠確保模型當中各個紋理、紋路的精度，礦山地質環(huán)境當中的干擾因素對于本文構建方法而言不會造成影響。因此，綜合上述論述得出，本文提出的構建方法在實際應用中能夠在確保模型構建精度的基礎上，提高模型的真實性，并進一步提高礦山地質數據的利用價值。對于礦山企業(yè)而言，若在實際應用中，引入本文上述提出的模型構建方法，則能夠在實際層面上滿足礦山地質后續(xù)工作開展的需要。

4 結語

結合傾斜攝影測量技術和無人機攝影等技術，建立礦山三維地質建?？焖贅嫿Ｐ停ㄟ^圖像三維重構技術和邊緣特征重組技術，進行礦山三維地質建?？焖僦亟M，本文提出基于傾斜攝影測量的礦山三維地質建?？焖贅嫿ǚ椒?，提取礦山三維地質傾斜攝影測量的極低密度填圖參數，采用模糊度融合匹配算法，構建礦山三維地質傾斜攝影測量空間特征匹配模型，復原圖像的邊緣特征分布集，得到礦山三維地質傾斜攝影測量內部信息的差異度模型，對透射率同質區(qū)域進行平滑處理，實現三維重構。分析得知，本文進行三維地質傾斜攝影測量及重構建模的效果較好。