朱淑芹

（濱州市自然資源和規(guī)劃局不動(dòng)產(chǎn)交易登記中心，山東 濱州 256600）

礦山大比例尺地形圖測(cè)量是找礦勘查和礦山建設(shè)的基礎(chǔ)，也是井下巷道開(kāi)拓以及鉆孔設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。因此，如何快速的獲取精度更高的礦山大比例尺地形圖是提高資源勘查效率和降低勘查風(fēng)險(xiǎn)前提[1]。隨著現(xiàn)代化無(wú)人機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及圖像融合技術(shù)的快速發(fā)展，加快了無(wú)人機(jī)在礦山地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用，并在礦山大比例尺地形圖測(cè)繪中取得了良好的應(yīng)用效果。本文以某金屬礦山大比例尺地形圖測(cè)量為研究對(duì)象，分析無(wú)人機(jī)在礦山地形圖測(cè)量中的應(yīng)用。

1 無(wú)人機(jī)在礦山地形圖測(cè)量中的應(yīng)用流程

無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展是隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像融合技術(shù)和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的，早期階段無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)以垂直航拍影像數(shù)據(jù)為主，即測(cè)繪航拍過(guò)程中僅能夠獲得垂直方向的航空影像數(shù)據(jù)，其測(cè)量精度相對(duì)較低；隨著圖像融合技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)搭載多角度、多方位鏡頭的傾斜攝影測(cè)量，有效的減少了測(cè)繪過(guò)程中因?yàn)檎趽醯葐?wèn)題而出現(xiàn)的“留白”問(wèn)題，顯著的提高了無(wú)人機(jī)測(cè)繪的精度[2]。無(wú)人機(jī)在礦山地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用流程主要包括控制測(cè)量、傾斜影像獲取及處理、空中三角加密、三維建模、數(shù)據(jù)采集以及外業(yè)補(bǔ)測(cè)和調(diào)繪等步驟（圖1），完成后可根據(jù)礦山實(shí)際需求輸出相應(yīng)比例尺的地形圖。

圖1 無(wú)人機(jī)在礦山地形測(cè)量中的應(yīng)用流程圖

2 無(wú)人機(jī)在礦山地形測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 無(wú)人機(jī)概況及飛行參數(shù)確定

本文以某金屬礦山的大比例尺地形圖測(cè)量為例，其成果圖件比例尺為1:2000。本次所選用的無(wú)人機(jī)型號(hào)為HO1600型，攝影相機(jī)為南方測(cè)繪傾斜數(shù)字航空攝影相機(jī)，將其搭載在無(wú)人機(jī)中，并配置1個(gè)垂直五棱鏡頭和4個(gè)傾斜五棱鏡頭以及其他定位系統(tǒng)等。飛行參數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)測(cè)繪區(qū)域的氣候條件等確定，以選擇晴朗無(wú)風(fēng)或者微風(fēng)條件，本次選擇6～8月上午10點(diǎn)至下午2點(diǎn)。此外，由于礦山測(cè)繪范圍僅有1.25km2，故本次僅劃分為一個(gè)飛行區(qū)，設(shè)計(jì)飛行高度為320m，其航向重疊度和旁向重疊度均為65%～70%。由于本次測(cè)量采用傾斜測(cè)量技術(shù)，故本次能夠獲得5個(gè)方位的航空影像數(shù)據(jù)信息，顯著的減少了影像數(shù)據(jù)中的“留白”，提高了測(cè)繪精度。

2.2 控制測(cè)量

控制測(cè)量是提高測(cè)量精度的前提，因此，像控點(diǎn)的測(cè)量是無(wú)人機(jī)傾斜航空測(cè)量中必不可少的環(huán)節(jié)[3]?？刂泣c(diǎn)的測(cè)量應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①控制點(diǎn)的布設(shè)密度問(wèn)題，像控點(diǎn)的布設(shè)密度應(yīng)結(jié)合地形地貌特征而略微調(diào)整，如在地形地貌變化較小的區(qū)域其像控點(diǎn)密度適當(dāng)抽稀布設(shè)，而在地形地貌復(fù)雜或者切割較大的區(qū)域，其像控點(diǎn)布設(shè)密度應(yīng)適當(dāng)加密；②像控點(diǎn)布設(shè)不僅要在測(cè)繪區(qū)域內(nèi)部，而且在測(cè)繪區(qū)域外輪廓線(xiàn)外旁向大于100m的位置處，對(duì)提升整體測(cè)繪精度意義重大；③像控點(diǎn)的位置應(yīng)選擇在容易識(shí)別的地形地貌中，且不應(yīng)存在爭(zhēng)議，如房屋的房角、田坎的田角以及地形較高的山頭處等部位，能夠顯著的提高測(cè)繪精度；④像控點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)盡可能的避開(kāi)高大建筑物或者植被發(fā)育的區(qū)域，該區(qū)域容易因遮擋而造成航空影像數(shù)據(jù)中識(shí)別不清晰或者完全被遮擋，對(duì)整體測(cè)繪精度影響較大；⑤像控點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)盡可能的避開(kāi)較大水域區(qū)域，這是由于水域的水面變化較大，對(duì)測(cè)量精度影響較大；⑥像控點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)以重復(fù)利用為基本原則，故一般布設(shè)在交通條件相對(duì)較好，且容易保護(hù)的區(qū)域，便于作為校正點(diǎn)等。

2.3 空中三角加密測(cè)量

在完成航空影像數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)行空中三角加密處理，這是由于傾斜航空測(cè)量技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了多角度、多方位獲取測(cè)繪區(qū)域?qū)嶋H面貌的技術(shù)難題，但是仍不可避免的因高大樹(shù)木、建筑物等遮擋或地形切割嚴(yán)重而導(dǎo)致影像數(shù)據(jù)中存在大小不一的“留白”，使得局部區(qū)域的航空影像數(shù)據(jù)質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期精度要求，進(jìn)而影響整體測(cè)繪精度。針對(duì)上述“留白”問(wèn)題，可以借助無(wú)人機(jī)航拍過(guò)程中定位系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)的POS數(shù)據(jù)文件對(duì)其進(jìn)行方位元素的預(yù)測(cè)處理，將高大建筑物、植被等影響因素剔除，能夠有效地提高測(cè)繪精度。完成空中三角加密處理后，再經(jīng)過(guò)影像數(shù)據(jù)的約束網(wǎng)平差等流程，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際需求生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品，如DEM、DOM和DSM等。

2.4 外業(yè)補(bǔ)測(cè)及調(diào)繪

關(guān)于無(wú)人機(jī)傾斜航空攝影測(cè)量過(guò)程中的“留白”問(wèn)題，除上文提及的空中三角加密測(cè)量外，還可以通過(guò)外業(yè)補(bǔ)測(cè)以及調(diào)繪處理，能夠有效地提升礦山地形圖的精度。外業(yè)補(bǔ)測(cè)及調(diào)繪的操作流程主要包括：①在航拍影像數(shù)據(jù)中將需要補(bǔ)測(cè)或者調(diào)繪的區(qū)域標(biāo)注出來(lái)，如有爭(zhēng)議的圖斑、大橋底部等區(qū)域；②采用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)方法或者現(xiàn)代化聯(lián)測(cè)技術(shù)，前者以全站儀為主，后者如RTK-GPS聯(lián)測(cè)等；③對(duì)影像數(shù)據(jù)中不確定的區(qū)域或者復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行核查，若發(fā)現(xiàn)測(cè)量問(wèn)題，則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測(cè)。

2.5 地形圖制作

在對(duì)礦山航空影像數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，使用MapMatrix全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)采集地形數(shù)據(jù)，自動(dòng)化生產(chǎn)出1:2000地形線(xiàn)劃圖，并對(duì)自動(dòng)生成的數(shù)字線(xiàn)劃圖進(jìn)行核查，若存在問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)檢查測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性，直至數(shù)據(jù)無(wú)誤后生成最終的數(shù)字線(xiàn)劃圖[4]。完成后，通過(guò)手動(dòng)處理的方式增加其他地理信息，如水系、高程以及房屋等信息，其稀疏稠密應(yīng)按照相應(yīng)比例尺合理布局，避免各類(lèi)標(biāo)記點(diǎn)過(guò)于稠密或者稀疏。

2.6 精度對(duì)比

為分析無(wú)人機(jī)傾斜航空攝影測(cè)量在礦山大比例尺地形圖測(cè)繪中的精度，本文使用全站儀對(duì)各類(lèi)控制點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，其結(jié)果與航空影像數(shù)據(jù)中獲得的三維坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比（表1）。對(duì)比結(jié)果表明：平面位置中誤差為±0.20m，中誤差最大值為0.26m，高程位置中誤差平均值為±0.080m，中誤差最大值為±0.160m，誤差符合1/2000礦山大比例尺地形圖測(cè)量的精度需求。

表1 無(wú)人機(jī)傾斜航空攝影測(cè)與全站儀測(cè)量精度對(duì)比表 單位/m

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山大比例尺地形圖測(cè)量中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅顯著的提升了測(cè)繪效率，而且測(cè)繪減少了大量的外業(yè)工作量，獲得的大比例尺地形圖精度高，具有成圖效率高的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)本次實(shí)踐表明，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在1:2000地形圖測(cè)繪中的精度完全滿(mǎn)足實(shí)際需求，成果質(zhì)量均滿(mǎn)足國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，因此該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)大力推廣使用。