李亞東

（安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230000）

礦山資源的分布條件非常惡劣與復(fù)雜，要實現(xiàn)礦山資源的順利開發(fā)，保護區(qū)域環(huán)境，礦山企業(yè)在項目實施時，就需要借助于先進的測繪技術(shù)來進行礦山監(jiān)測，保障監(jiān)測的全面性與實時性。

傳統(tǒng)測繪技術(shù)在應(yīng)用于礦山監(jiān)測時存在著效率低下、精度不足的缺陷，在越來越復(fù)雜的礦山監(jiān)測中，這些傳統(tǒng)測繪技術(shù)顯然不適用。

隨著無人機三維傾斜攝影測量技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在礦山監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢凸顯，在未來將具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?，必將帶動礦山行業(yè)的現(xiàn)代化。

1 概述無人機三維攝影技術(shù)的基本內(nèi)容

無人機指的是無人駕駛的或者具備自動駕駛功能的飛機或者飛行器，在飛行時可以通過無線遙感設(shè)備來實現(xiàn)全面控制，無人機的飛行過程也就是其觀測和采集信息的過程，在獲得了全面的觀測信息以后，無人機系統(tǒng)的通信模塊會及時將此信息傳輸回去，而地面接收設(shè)備就可以自動對這些信息加以篩選、分析與整合[1]。與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比，無人機的靈活性高、更為輕便、經(jīng)濟效益高、采集范圍廣，這一系列的優(yōu)勢使得無人機在地質(zhì)地形監(jiān)測和保護、礦山監(jiān)測等領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。

無人機系統(tǒng)中包含了多個模塊和要素，主要體現(xiàn)在：①飛行平臺，這一模塊主要負(fù)責(zé)的是飛行和數(shù)據(jù)采集；②控制系統(tǒng)；這一構(gòu)成要素的作用是進行全過程的控制，比如，飛機的飛行和命令發(fā)送都是由其來實現(xiàn)的，在這一系統(tǒng)中實現(xiàn)了飛行控制和設(shè)備管理、定位等各種技術(shù)的綜合應(yīng)用；③攝影傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)在無人機的飛行過程中，利用攝影傳感器，就可以有效實現(xiàn)定點曝光控制，通過對焦固定、相機鎖定等技術(shù)，有保障了三維地面信息攝影的全面性；④地面接收系統(tǒng)，這一模塊可以及時接收飛行器所采集的信息，對信息加以有效整合與處理[2]。

無人機三維傾斜攝影測量技術(shù)作為新型技術(shù)，該技術(shù)在實際的應(yīng)用過程中，可以從多個角度來完成信息的采集，具有信息采集的全方位性，其工作原理如圖1 所示。

基于無人機三維傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用原理，該技術(shù)在礦山工程實施中的優(yōu)勢突出，是其他技術(shù)所難以比擬的：①該技術(shù)下，完全可以實現(xiàn)全方位、全過程的監(jiān)控，可以為礦山作業(yè)提供切實的指導(dǎo)和依據(jù)；②垂直、傾斜等多個角度的信息采集都可實現(xiàn)，所獲得的信息更為完整和準(zhǔn)確；③數(shù)據(jù)的傳輸更為便捷和高效，在一定范圍內(nèi)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2 無人機傾斜攝影技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

2.1 需求調(diào)研

在礦山監(jiān)測中，要發(fā)揮無人機傾斜攝影測量的技術(shù)優(yōu)勢，需首先根據(jù)礦山工程的具體情況，來確定無人機航拍的區(qū)域，在范圍確定時，應(yīng)適當(dāng)將實際的航拍區(qū)域加以一定的外擴，以提升數(shù)據(jù)的覆蓋范圍。為保障采集數(shù)據(jù)的精確性，提高成像分辨率和清晰度，一般要將DOM 分辨率設(shè)為0.1m，而三維模型分辨率設(shè)為0.2m。

2.2 布設(shè)控點

對礦山區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)地形等開展全面分析，合理布設(shè)控點。如果在控點布設(shè)的過程中，面臨的是山頭條件，需盡量將控點布設(shè)在相對平坦的山頭，一旦將控點布設(shè)在高層范圍內(nèi)，可能會存在建筑物、植被等的遮擋，對保障測量數(shù)據(jù)的精度非常不利[3]。

2.3 外業(yè)航拍

外業(yè)航拍進行時，為保障航拍的全覆蓋性，一般要在同一飛行平臺上搭載5 個傳感器，從不同角度來進行影像采集與獲取。在相片拍攝的同時，專業(yè)人員需要記錄詳細(xì)的參數(shù)，比如，要包含航高、航速、航向、旁向重疊等多種信息，隨后在航測和記錄的基礎(chǔ)上進行全部傾斜影像的處理[4]。

無人機傾斜攝影測量技術(shù)下，最終所獲得的傾斜影像不僅可以更為準(zhǔn)確、清晰地反映地物的具體特征，還可以通過定位技術(shù)等的融入和應(yīng)用，在其中嵌入更為多樣的信息，從而使得傾斜影像的價值大大提升。

2.4 內(nèi)業(yè)處理階段

2.4.1 數(shù)據(jù)檢查

內(nèi)業(yè)處理階段，數(shù)據(jù)檢查的重點要放在對飛行質(zhì)量、影像的檢查方面，其檢查指標(biāo)主要包含了影像重疊度、像片傾角與旋角、航線彎曲度等的檢查，如果在數(shù)據(jù)檢查中發(fā)現(xiàn)所獲得的影像與設(shè)計要求不相符合，將需要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，來重新進行無人機測量。

2.4.2 空三加密

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理方面，空三角加密是最為關(guān)鍵的處理環(huán)節(jié)，當(dāng)獲得了相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)以后，專業(yè)人員可以采用光束法區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差的方式，來獲得最終的結(jié)果[5]。聯(lián)合平差下，主要是將不同觀測方式下的數(shù)據(jù)加以平差，而外方位元素的初始值選用控制點坐標(biāo)、像片POS 姿態(tài)數(shù)據(jù)。

2.4.3 實景三維模型建立

實景三維模型建立的過程中，需要利用專門的建模軟件，比如，可以選用Pix4Dmapper 等內(nèi)業(yè)處理軟件。

3 無人機傾斜攝影測量技術(shù)的其他應(yīng)用及實例分析

3.1 無人機傾斜攝影測量技術(shù)的其他應(yīng)用

無人機三維傾斜攝影技術(shù)具有先進性，其技術(shù)優(yōu)勢非常突出，而這也為這一技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣提供了更多的可能性。無人機傾斜攝影技術(shù)主要應(yīng)用于以下方面：①城市規(guī)劃，在這一技術(shù)下，可以直接通過三維實景模型的構(gòu)建來更為直觀地呈現(xiàn)城市構(gòu)造，實現(xiàn)對城市全貌的了解，為有關(guān)部門的規(guī)劃和設(shè)計提供參考；②礦山監(jiān)測，無人機傾斜攝影測量下，可以及時獲得礦區(qū)內(nèi)的全部影像資料，影像資料的獲取更為便捷與高效，礦山企業(yè)可以直接利用這些影像資料來進行相應(yīng)的生產(chǎn)工作；③電力規(guī)劃，隨著我國電力事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，電力工程的建設(shè)規(guī)模逐步擴大，在電力線路的規(guī)劃建設(shè)中，無人機傾斜攝影技術(shù)可以通過三維實體模型的構(gòu)建，進行線路規(guī)劃和設(shè)計，保障電力工程各個細(xì)節(jié)設(shè)計的效果。

3.2 無人機三維傾斜技術(shù)在礦山監(jiān)測中的應(yīng)用實例分析

以某礦區(qū)為例，根據(jù)礦區(qū)實際情況的調(diào)查，最終選用的是無人機三維傾斜技術(shù)，在此技術(shù)下，可以更為全面、準(zhǔn)確地獲得礦山區(qū)域的各種信息。

無人機三維傾斜攝影技術(shù)下，要首先根據(jù)礦區(qū)內(nèi)的具體情況，來確定拍攝范圍，隨后，在此基礎(chǔ)上進行相應(yīng)的科學(xué)的航線設(shè)計、控制點布設(shè)。航拍過程中，相關(guān)參數(shù)設(shè)定如下：飛行區(qū)域為10m2，飛行高度500m。航線設(shè)計方面，需嚴(yán)格根據(jù)Kappa 角的變化來確定航帶劃分情況，隨后在此基礎(chǔ)上保障航線設(shè)計的合理性。

4 結(jié)語

近年來，隨著我國礦山工程的增多，無人機三維傾斜攝影技術(shù)在此類工程中的作用也越來越突出，為最大程度上發(fā)揮無人機三維傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢，在礦山監(jiān)測中，相關(guān)人員就需要嚴(yán)格根據(jù)礦區(qū)的具體情況，來進行航拍參數(shù)、路線等的科學(xué)設(shè)計，保障監(jiān)測范圍的全面性、監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，用監(jiān)測數(shù)據(jù)與信息來指導(dǎo)礦山開采作業(yè)，使得礦山工程最大的經(jīng)濟與社會效益。