无人机航测技术在矿山测绘中的应用研究

1 无人机在矿山测绘中使用的技术要点

1.1 使用无人机注意事项

仔细检查飞行器电池电量以保证是否符合飞行需求。

在起飞过程中选择合适的气象条件，特别要尽量避免风速过大，沙尘暴和积雪等天气条件会对航拍资料精确性产生负面影响。在保证航拍过程中光照充足的前提下，需要对阴影宽度进行控制，有利于高质量影像的获得。为确保三维建模的精度和准确性，航向重叠率和旁向重叠率都应该维持在 75% 或更高。重叠率越高，精度越高，但会导致空三加密时间更长，通常 75% 的重叠率即可满度要求。航拍中如遇紧急情况发生，一定要马上中断工作，将其切换到手动控制模式下，才能最大程度上保护操作人员及设备安全。在航拍任务完成之后，仔细查看所摄图片有无瑕疵，比如转弯处有无明显重影，模糊或者误差等。如发现图片有明显漏拍或曝光等问题，则应在同一气象条件下补拍。最终，需要验证位置数据（pos 数据）的完整性和准确性，以确保每一个pos 点都与其对应的照片数据有准确的匹配。

1.2 三维模型的建模方法

1.2.1 倾斜摄影测量技术

开展无人机三维建模工作时，常用倾斜摄影测量技术。该技术涉及在单一飞行平台上同时部署多个传感器（五拼相机），实现从五个不同的视角（它由1 个垂直视角,4 个倾斜视角组成）对研究区域进行航摄影像采集。该方法可以快速，高效地获得测量数据和详尽地面信息。然后，用专业软件将采集到的图像进行分析处理，再制作高分辨率实景三维模型。

倾斜摄影测量技术以准确的数据采集设备及专业的数据处理流程保证数据成果能清晰准确地显示地物外观，位置及高度等主要基础地理信息属性。既能保证得到实景三维成果，又能达到厘米级精度要求。

1.2.2 建模软件

在具体矿山测绘实际工作中，通常使用大疆智图来完成三维建模工作。该软件具备处理无人机航线规划、实时影像建图、二维测图和三维建模等多项任务的能力。

该软件特点是:

1.航点飞行：可在地图上设若干航点，软件将自动生成航线。各航点可设置具体操作，如调节飞行高度，速度，航向及云台角度等。针对复杂飞行任务，可在已有二维正射地图或者三维模型中对航点进行规划，使规划结果更直观。

2.航线自动生成：当选择目标区域时，该软件将自动进行航线规划。也可在地图定点,KML 文件导入或者飞行器定点等操作中增加边界点。即便在没有网络的情况下，软件也能正常使用。此外，倾斜摄影功能还可自主规划5 组航路，其中1 组为正射航路,4 组分别为朝向不同的倾斜航路。

3.实时建图：可实时产生飞行时的二维正射影像，做到边飞边绘。用户可根据图像的清晰度、分辨率等，随时对航线、重叠度以及其他飞行参数进行调整。

1.2.3 影像数据的处理流程

一是测区周边一定范围和测区内部布设满足精度要求的控制点作为测区和摄区的控制网。二是通过航空摄影，通过倾斜摄影测量获取测区内的原始照片。这一步需结合地面像控点测量成果利用专业处理软件对各相片外方位元素空三加密。三是基于处理过的相片，生成数字正射影像（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）和实景三维模型等多种测绘成果。

1.3 裸眼3D 测图的数据采集模式

为了增强矿山测绘后期数据处理的便利性，通常使用专用软件，处理倾斜摄影数据生成高精度实景三维模型，再进行数字线划图（DLG）数据的采集工作。DLG 数据采集是否高效，精确度如何，是矿山工程测绘工作质量高低的一个关键标志。一是相对于传统测绘方法，大大减少野外作业时长、绘图效率等，使图像制作所需时间缩短，生产成本显著下降；二是实景三维测图技术可以实现裸眼3D 立体测图，与传统测图方法相比较，其对硬件要求较低，一般性能的笔记本电脑都能达到要求，软件操作方便，使航测内外业人员均可轻松上手。

2 无人机航测技术在矿山测绘中的应用

2.1 做好航线规划设计与飞行管控工作

航摄坐标系统进行科学配置，确定航线以及飞行参数，确保实现最大程度的三度重叠，以科学的方法增强图像的准确度和精确性。其次，在执行航测任务时，必须准确识别测绘区域以及具体位置，运用纵横交叉的作业模式，系统地完成测绘任务，避免信息的遗漏。再次，对无人机的电量管理是无人机航测的关键。保持电量充足，是确保航测工作连续性和稳定性的前提。最后，按审批程序对无人机航测飞行过程进行严格管控，依照实地状况进行详尽分析，以提升航测数据的准确性，确保测绘管理目标的顺利实现。综上所述，进行有效的航线规划设计和地面管控对于矿山无人机航测的成功至关重要。

2.2 加密像控点，完成像控点采集工作

该技术涉及精确的三角测量方法，运用数字摄影技术来精准确定控制区域，以此收集必要信息，核心是对矿山区域进行全面的影像数据及信息采集。此外，关键的外方位元素计算和地面像控点加密是必不可少的步骤，这些数据经专业软件的处理，生成高质量的测量结果。

航测人员必须提高定向点的计算精度，并熟悉不同项目中的计算误差以及连接点的误差值，有助于科学地分析无人机的实际飞行高度和航测结构。同时，在执行航测任务时，应细致分析参考图的比例，确保顺利完成分析和测定工作，这是提高航测数据准确性的关键，也是成功获取相关数据的前提。

2.3 保证飞行方式的科学性

为了满足测绘成果的高精度标准，将无人机航飞数据中检测到的最大误差和方位点误差结合起来，以此对无人机的飞行高度进行精准计算。大多数情况下，低空飞行是满足矿山测绘需求的最佳选择。低空飞行模式相较于其他模式，具有两个显著优势：首先，在矿山测绘中遇到复杂和恶劣的环境时，低空飞行可以提高无人机航空测量任务的安全性，保障了采集到的数据的合理性和准确性；其次，低空飞行模式有利于实现实时图传，并能够及时向地面现场工作站人员传输矿山现场的实时影像，这不仅有助于资源的保护，还能有效防止无序开采的现象发生。

2.4 制作数字正射影像图

无人机采集的影像数据对正射影像的生成至关重要。即使手中拥有了必要的航空测量数据，如不能正确生成精准的正射影像，最终的成果可能就不会满足要求，还会引起一系列的误差。在实际操作过程中，无人机完成拍摄后，需利用计算机辅助生成正射影像，采用精化算法和模型提高外方位元素精度，从而获得三维坐标点。在制作正射影像的过程中，需要特别注意削弱误差的影响，为后续的数据分析和三维立体测图工作提供精确的保障。

3 结语

矿山测绘是确保矿产资源有效开发的关键环节，其精确度与效率直接关联到矿山生产的科学性。这一过程中，测绘技术的核心作用不容忽视，它是支撑整个工作的技术基石。近年来，无人机航空摄影测量技术以其显著的高效性，成为了矿山测绘的重要手段。该技术能够迅速、广泛地采集必要的地理信息数据，并显著减少人工成本，从而提升经济效益。

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