倾斜摄影测量技术的矿山测绘对策

前言

倾斜摄影测量技术是指借助无人机飞行平台发展的一种搭载多台传感器的高新技术，可以从东南西北倾斜面和正面垂直面五个不同角度进行摄影，完全颠覆了过往只能从正面垂直角度摄影的局限性。该技术能够真实地反映地表情况，获取丰富的正侧面俯瞰视角，同时还能结合先进的定位、融合以及建模等技术来生成真实性高的三维地表模型[1]。本文将对矿山测绘使用倾斜摄影测量技术的实际情况进行分析，并提出相应测绘对策。

1 倾斜摄影测量技术的应用流程

倾斜摄影测量技术的实际测绘建模工作可分为外业与内业两个工作部分。外业工作是基于已收集到的相关资料信息进行空域飞行申请、航线规划和摄影数据的采集，为了提高测绘数据精准度，一般会在正式进行航飞作业前，在控制点喷涂靶标并采集坐标。内业作用则是对航飞拍摄所得的影像资料以及像控点的测量结果进行数据预处理，并完成区域网自由网平差以及决定定向等空三加密处理，从而测绘产品。

2 倾斜摄影测量技术在矿山测绘的应用

2.1 矿山概述

以某地煤矿为例，需要通过测绘得到分辨率为 0.05m 的真正射影像和 1:500 比例的地形测绘图。因此，使用倾斜摄影技术完成实景的三维模型成果产生，再基于三维模型设计并生产真正射影像与地形图。

2.2 外业工作

2.2.1 资料采集

本次所测绘的煤矿煤炭资源储备丰富，测绘作业面积为 5km2，该地区地形高低起伏明显，所测绘区域周边存在 2 个高等级的控制点，可以将其作为本次测绘作业的检校点。

2.2.2 空域申请

由于无人机坠毁事件频发，因此在进行正规矿山测绘工作前需要提前对该测绘区域进行空域申请获批后，方可根据申请内容进行航空拍摄作业。本次对该地煤矿测绘申请内容涵盖了测绘航拍的飞行范围、无人机航拍飞行高度、作业时间等。

2.2.3 控制点喷涂与采集

先将WGC-84 坐标系（1984 年世界大地坐标系统）下的范围线改为最新版的2000 国家大地坐标系，然后将其相关影像资料加载到ArcGIS 软件中。其控制点布设时按照300m 的间隔距离进行均匀分布，其分布时要考虑到此地是否容易且安全到达，同时控制点布设时要沿着航摄作业区边缘线将范围线内完全覆盖完毕。将布设的控制点与影像进行套合输出，将其制成电子版资料，根据底图的参考在煤矿作业现场完成点位喷涂以及采集工作。结合本次测绘的煤矿现场实景，其控制点的点位分布呈现为‚L‛形状，其边长为 80cm，在 0.2m 的分辨率作用下其影像图像仍非常清晰，不会妨碍点位的转刺操作。在控制点喷涂完毕后，可使用 GPS-RTK 测量技术对该地煤矿周边已知的高等级点坐标进行确认，并采集坐标信息。规定对每个控制点坐标的采集均需进行三次，且每次测量所得数据的误差不得超过1cm。

2.2.4 航线规划设计

由于该煤矿的测绘区域地形高差较大，因此在航拍时为确保获得影像的高分辨率，可选择仿地飞行模式[2]。使用WPM 软件根据 0.2m 的分辨率要求制定航高确定的航行路线规划。将设计好的航行路线上传到飞控中从而获得航摄任务区域内单镜头的影像数据资料。再使用 pix4d 软件将其进行空三加密，进而在平差调整中对少量控制点进行转刺操作，可以获得精准度较高的DSM 数据。再将该数据输入到WPM 软件对仿地飞行航线进行规划设计，然后导出规划航线导入到地面站的工作软件中，做好数据准备工作。本次对该地煤矿测绘的仿地飞行航线设计中，其地面采样的分辨率设置为 0.045m ，固定航飞高度设定为80m，其航行方向重叠度与旁向重叠度均设置成 85% ，针对航飞方向和旁向都向外扩开 100m，以此保证航摄边缘的三维模型精确度更高。

2.2.5 航空影像数据获取

将规划的航飞路线导入到飞控系统中进行航摄。正式航飞前需要对无人机进行预检，检查各航拍镜头角度是否符合规定，各部位零件安装是否稳固，无人机电池电量能够支撑航拍路线等。同时，还可以通过试拍的方式检查各摄像镜头能否正常进行拍摄，其内存卡能否正常读取航拍影像数据等。对无人机工作状态检查完毕且确认无误后，开始正式起飞航摄。无人机根据规划好的航飞路线获得煤矿全区域实景影像资料，控制无人机的飞手需要在地面控制站时刻关注无人机的飞行情况，保障其正常完成作业。对突发危险及时处理，或立即停飞无人机或进行返航操作，以免出现无人机坠落引发危险事故。本次对该地煤矿的航摄次数共 3 次，合计航摄获得的有效影像图片共34785 张。

2.3 内业工作

2.3.1 数据预处理

本次对煤矿测绘中使用的倾斜摄影测量技术是五个镜头模式的，但其每个镜头对于影像的命名一样导致后期处理影像数据存在困难。因此，需要使用拖把更名器，对航摄所得的各镜头影像文件进行批量重命名处理。另外，由于POS 数据在记录时是通过下视角镜头相机曝光位置与姿态进行运作的，而五个镜头的模式采用的是俯视角镜头，两种模式存在一定偏差。因此，需要提前解算POS 数据，将其位置与姿态调整得更为精准。本次航摄将结合相机平台的参数设置，将下视镜头作为 POS 的标准拍摄数据，同时通过自行研发的 POS 参数解算相关软件对其进行解算，然后对不同镜头的POS 进行批量重命名。

2.3.2 新建工程

本次使用 Smart3D 建模软件，先确定新建工程的名称、工作路径和集群路径。将本次航摄数据所在盘与任务所在盘设置为共享磁盘，从而方便进行集群作业。完成新建工程后再加载航摄所得的影像数据以及 POS 数据，并根据相机检验的相关报告对每个相机镜头的参数进行调试，以保障数据解算的准确度。

2.3.3 空三加密处理

空三加密处理是将航摄影像数据经处理转化成三维模型，这有助于后续地图的生成提供数据支持[3]。本次对该地煤矿的测绘中，使用了contextcapture 软件完成空三加密并据此生成三维建模。该软件会自动将无人机航摄中航向重叠的影像图片建立连接点，以此作为加密点，同时加密点需要从图像相邻航线重叠线上挑选。通过光束法对选取的连接点进行平差处理，从而尽可能消除影像中的偏差。

2.3.4 测绘成果

本次测绘行为数据处理与模型生成的电脑内存参数为 32G，瓦片参数设为矩形，大小为 100m，瓦片切块方式调整为规则的平面格网划分。同时，其输出格式调整成OSGB，输出的坐标系统默认为 2000 国家大地坐标系，通过 3 度分带进行高斯克吕格投影，其余参数均为默认值。在建模完成后将射影像的输出分辨率调整为0.05m，生成真正射影像。用清华山维EPS 软件生成比例为1:500 的地形图。

3 结论

综上所述，相较于传统的测绘技术，本研究中使用的无人机倾斜摄影测量技术的测绘精准度更高，工作时间更短，其工作成本更低，即便是对于地形起伏较大的矿山也能获得高质量的影像数据，从而生成三维模型和地形图，提高矿山管理效果。未来，随着无人机倾斜摄影测量技术的成熟，有助于推动矿山实现智能化、自动化发展。

参考文献

[1]李晓婷.无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用分析[J].世界有色金属,2025,(09):175-177.

[2]汤阳城,徐克美.倾斜摄影测量技术在露天矿山测绘中的应用[J].中国矿山工程,2023,52(03):52-55.

[3]潘海利.倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用探讨[J].中国金属通报,2022,(09):144-146.