張曉偉

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

隨著科技水平不斷提升，我國(guó)航空拍攝技術(shù)得到了較大幅度提升，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，無(wú)人機(jī)航測(cè)攝像技術(shù)在礦區(qū)地形測(cè)量領(lǐng)域得到較為深入地應(yīng)用，對(duì)于提高測(cè)量操作便捷性與準(zhǔn)確率都有著較好應(yīng)用效果，大大突破了普通攝影技術(shù)清晰度不足與人工測(cè)量不便缺陷，在提高測(cè)量工作質(zhì)量與效率同時(shí)提高了對(duì)礦區(qū)地形測(cè)量準(zhǔn)確性，在礦區(qū)地形測(cè)量中有著極為重要應(yīng)用意義。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)相關(guān)概述

無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)是無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用核心，主要是通過(guò)將高清數(shù)碼攝像機(jī)安裝在無(wú)人機(jī)上，借助無(wú)人機(jī)運(yùn)行靈活性、機(jī)動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)任意角度、較遠(yuǎn)距離拍攝，進(jìn)而完成測(cè)量信息收集[1]。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，需要面對(duì)霧雨天氣、云層、樹(shù)木、建筑等環(huán)境因素干擾，這就需要確保無(wú)人機(jī)及其配置攝像機(jī)具備較為卓越性能，同時(shí)要求操作人員具備較為嫻熟操作技術(shù)。隨著現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)已經(jīng)克服了大部分環(huán)境因素影響，結(jié)合對(duì)GPS系統(tǒng)與遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)整合融合，在礦區(qū)地形測(cè)量中得到了較為廣泛應(yīng)用。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 較高測(cè)量速率

一般來(lái)說(shuō)，在礦區(qū)測(cè)量工作中出現(xiàn)突發(fā)狀況需要在較短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量工作，在第一時(shí)間內(nèi)有效控制事態(tài)，這就要求測(cè)量工作較高速率。較之傳統(tǒng)人工測(cè)量，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)無(wú)論是在速度、拍攝角度，還是在信息傳遞速度方面，都有著較大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以使測(cè)量人員在第一時(shí)間內(nèi)掌握事態(tài)信息。同時(shí)避免了手工輸入數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差，提高了礦區(qū)地形數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性、統(tǒng)一性[2]。例如，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)運(yùn)用可以在較短時(shí)間內(nèi)完成2000km2范圍拍攝測(cè)量，在此過(guò)程中對(duì)于突發(fā)狀況可以為快速反應(yīng)提供較好技術(shù)支持。

2.2 較大測(cè)量范圍

無(wú)人機(jī)具備高低空飛行能力，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地面多角度、遠(yuǎn)距離、大范圍拍攝，克服了人工測(cè)量在角度、地形等方面限制，尤其是其靈活性、適應(yīng)性、低空作業(yè)特性使得測(cè)量數(shù)據(jù)更具層次性，為數(shù)據(jù)分析提供更為詳實(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)同時(shí)兼顧了大范圍、高精度、實(shí)時(shí)性礦區(qū)測(cè)量要求，結(jié)合圖像融合技術(shù)，航拍圖像分辨率甚至可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)，尤其是能夠借助3D仿真模擬技術(shù)與立體圖形分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)較高測(cè)量分辨率與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳遞。

2.3 明顯測(cè)量周期優(yōu)勢(shì)

在確保日常維護(hù)與正常休息前提下，無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間使用，較之人工作業(yè)具備明顯周期性優(yōu)勢(shì)，由此帶來(lái)較為高效工作效率。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)航測(cè)能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得較多航拍影像，通常在一個(gè)星期內(nèi)即可完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作，大大提高了測(cè)量效率。外除了無(wú)人機(jī)本身正常運(yùn)行與正確人工操作之外，在其背后還有著一系列措施、系統(tǒng)作為支撐，確保測(cè)量工作綜合性得到有效提升，為無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用較強(qiáng)周期性提供保障。

3 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)處理流程分析

借助無(wú)人機(jī)完成低空測(cè)量之后，需對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集、處理。在現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展推動(dòng)下，相關(guān)數(shù)據(jù)影像處理技術(shù)也在不斷提升，當(dāng)前已經(jīng)具備了較為全面與無(wú)人機(jī)配套使用影像匹配技術(shù)、影像處理技術(shù)、空中三角加密處理技術(shù)[3]。測(cè)量所得數(shù)據(jù)資料提取水平也越來(lái)越高，對(duì)于礦區(qū)地形環(huán)境測(cè)量準(zhǔn)確性也在不斷提升。目前，我國(guó)較為流行DPGrid和PixelGrid 系統(tǒng)，其操作流程主要為：在利用無(wú)人機(jī)完成數(shù)據(jù)采集之后，從數(shù)據(jù)平臺(tái)中導(dǎo)出相應(yīng)航拍數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效重新整理之后采用智能匹配方式檢查數(shù)據(jù)異常，再將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算分析，得到影響具體位置。然后協(xié)助密集匹配技術(shù)獲得三維DSM點(diǎn)云，對(duì)DSM數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、篩選、刪除之后，得到規(guī)格格網(wǎng)DEM信息，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)提取生成得到完整礦區(qū)地形圖像及地形數(shù)據(jù)。

4 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦區(qū)地形測(cè)量中應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦區(qū)地形測(cè)量領(lǐng)域中有著極為重要應(yīng)用，除了能夠大大減輕測(cè)量工作負(fù)擔(dān)之外，對(duì)于礦山開(kāi)采規(guī)劃、礦山資源保護(hù)、礦山環(huán)境整治方面都有極為中參考、支撐作用，為礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展提供了極大推動(dòng)力。在礦區(qū)地形測(cè)量過(guò)程中，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用主要分為以下四個(gè)部分。

4.1 在礦區(qū)地形數(shù)據(jù)信息采集方面應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集中無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用能夠減少人力成本，危險(xiǎn)性低，較之普通航空攝影與人工測(cè)量有著較大優(yōu)勢(shì)。礦區(qū)地形數(shù)據(jù)測(cè)量通常涉及對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域、特殊區(qū)域測(cè)量，人力測(cè)量方式需要浪費(fèi)大量人力成本，效率較低，甚至具備較大危險(xiǎn)性。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在精準(zhǔn)度上難以保障，設(shè)備也極易受到地形環(huán)境、建筑等因素影響而導(dǎo)致測(cè)量效果不理想。而采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠有效提高礦區(qū)地形數(shù)據(jù)測(cè)量工作質(zhì)量與工作效率。無(wú)人機(jī)體積較小，而且操作較為靈活，能夠飛行到一些人工測(cè)量困難特殊區(qū)域采集數(shù)據(jù)，而且不會(huì)受到高空云層、建筑物影響，加上無(wú)人機(jī)飛行速度較快，攝像角度能夠結(jié)合地形情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，提高測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性同時(shí)提高數(shù)據(jù)采集速度。

4.2 在圖像處理方面應(yīng)用

傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)在完成數(shù)據(jù)采集之后需要人工進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)處理，會(huì)對(duì)測(cè)量精度造成較大影響。傳統(tǒng)測(cè)量方式數(shù)據(jù)采集極易受到環(huán)境、自然條件等影響，后期數(shù)據(jù)處理也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真問(wèn)題，影響測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用則能夠很好地緩解這一問(wèn)題。人機(jī)內(nèi)部自載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)失真數(shù)據(jù)初步處理，尤其是近年來(lái)智能技術(shù)不斷應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)照相關(guān)資料對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，對(duì)修改事項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)注。無(wú)人機(jī)攝像測(cè)量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)拍攝圖片初步加工處理，提高圖片質(zhì)量，減輕后期操作強(qiáng)度，進(jìn)而提高礦區(qū)地形測(cè)量工作效率。

4.3 在信息修正方面應(yīng)用

攝像測(cè)量技術(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較低，普通航空攝影系統(tǒng)失誤現(xiàn)象也較為常見(jiàn)，難以有效提升礦區(qū)地形測(cè)量工作效率。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠有效緩解這一問(wèn)題，尤其是無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像內(nèi)容詳細(xì)修改，加上與GIS/GPS系統(tǒng)有效結(jié)合，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量區(qū)域地形地貌圖像對(duì)比，找到差異之處，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像信息初步修正，提高可圖像準(zhǔn)確性與測(cè)量工作效率。

4.4 在數(shù)據(jù)加密處理方面應(yīng)用

無(wú)人機(jī)上裝配是高清晰攝像裝置并不是專門(mén)測(cè)量相機(jī)，極易受到光反射、折射現(xiàn)象影響，而導(dǎo)致圖像內(nèi)容發(fā)生光纖畸變，造成攝像圖片與實(shí)際情況不符。因此應(yīng)通過(guò)技術(shù)更新實(shí)現(xiàn)對(duì)光線對(duì)攝影成像影響嚴(yán)格控制。自動(dòng)空三加密技術(shù)應(yīng)用能夠較好解決這一問(wèn)題[4]。采用空中三角測(cè)量技術(shù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)定位與姿態(tài)測(cè)量進(jìn)行準(zhǔn)確確定，以獲取相應(yīng)空間點(diǎn)坐標(biāo)?？杖用芗夹g(shù)在無(wú)人機(jī)測(cè)量中應(yīng)用能夠有效提升礦區(qū)地形測(cè)量準(zhǔn)確性?，F(xiàn)階段，Pix4D+EPS+CASS系統(tǒng)普遍應(yīng)用于我國(guó)礦區(qū)地形測(cè)量工作中，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生三種數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總與地形、地貌圖有效整合。

5 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)測(cè)量應(yīng)用注意事項(xiàng)

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)也存在許多缺陷，應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)方面予以高度重視：一是做好測(cè)量范圍規(guī)劃，做好飛行測(cè)量準(zhǔn)備，如風(fēng)速測(cè)量、航高確定，確保航線空間安全；二是要特別注意像控布設(shè)，必須結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行合理布設(shè)，400m正方形網(wǎng)格布設(shè)多以像控點(diǎn)布控方式主，也可在此方式基礎(chǔ)上在測(cè)量區(qū)域外合理地添加加像控點(diǎn)；三是由于無(wú)人機(jī)低空攝像技術(shù)使用并非專業(yè)測(cè)量攝像裝置，因此在避免出現(xiàn)光學(xué)畸變方面應(yīng)在空三加密前對(duì)圖像進(jìn)行變差調(diào)整。

6 結(jié)論

總而言之，在礦區(qū)地形測(cè)量中無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)發(fā)揮了非常積極的作用，在具體實(shí)踐過(guò)程中要求工作人員能夠正確掌握其應(yīng)用方法還有相關(guān)注意事項(xiàng)，方可切實(shí)將其價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)。