无人机航空摄影测量在矿山动态监测中的应用

无人机航空摄影测量在矿山动态监测中的应用

刘治国

身份证号：220282197712130515

摘要：近些年，我国综合国力不断增强，科技水平不断进步，无人机测绘测量技术被广泛应用在个领域中。无人机航测技术不仅能够在测绘作业中表现出极强的灵活性、便捷性、高效性，还可以获得分辨率极高的图像信息。将该技术合理运用到矿山测绘中，既能够使测绘质量与效率得到大幅提高，同时又可以帮助测绘人员快速了解矿山周边实际情况，为矿山开采作业的安全执行提供数据参考。基于此，本文阐述了航测技术具体应用，希望能够为日后无人机航测技术的运用提供指导。

关键词：无人机；航空摄影测量；矿山；动态监测；应用

引言

对比载人飞机，无人机自重较小、耗资较少，且机动性较强，应用优势显著，实际应用范围较广。进入灾难现场或者战场时，无人机可借助自身优势监控或监视危险区域，自动收集地理位置、攻击数据。不管是军用还是民用，无人机均得到了广泛应用。在军事方面，无人机可开展电子干扰、监视、环境侦查等任务。在民用方面，无人机能够完成低空影像采集、航测或气象监测任务。

1无人机航空摄影测量技术

无人机是一种用来装载无人驾驶测量机的平台，它必须满足所有的无人驾驶测试仪的各项技术指标。它的主要技术表现为空间姿态和瞬时精确位置控制，其中，飞行器的飞行横偏角、俯仰角和飞行器的滚动转动角都是由飞行器的空间姿态和位置进行控制的，这与图像拍摄角度等要素之间具有相对的位置关系。

2系统特点

无人机测量技术对比传统的航测技术，其应用优势主要包括在后续工作处理时可结合需求，加强数据后续处理能力，具有较强的可靠性。无人机升空时，由于其体积较小，可节省时间，且携带不受场地的显著限制。大比例尺测绘时，其信息获取较便捷，由于无人机的飞行高度较低，获取的大比例尺影像精度较高，在小范围测绘中获得了广泛应用。平台搭建、作业期间，不需要投入过多的人力成本。无人机航测技术不需要人员操控，属于无证驾驶操作，可节省测绘成本。

3无人机航空摄影测量在矿山动态监测中的应用

3.1设置无人机航空摄影监测体系

为了使无人机设计的测试技术能够在矿山资源的监控中得到充分运用，必须建立起一套无人机的空中摄影控制系统。无人机是这一技术的基础，它的飞行控制系统包括了地面远程和空中自动控制。无人机升空进入指定的飞行位置后，处于自动驾驶的无人机就会启用自动驾驶模式，并且在拍摄测量时可以任意改变两种控制模式。为了确保无人驾驶系统的控制效果，针对A型无人驾驶系统进行了开发，包括状态感知传感器、数据处理计算机和无线控制系统三个模块，它的主要功能是实现对无人飞行器的有效控制，包括人工控制、程序控制和自动控制三种模式。

该模块可实时显示无人机的航向、方位、距离、功率等信息，并具备数据处理和图像显示等功能。这一部分的设计便于监控人员对无人机、照相设备的相关信息进行实时传送和发送，从而方便对数据的调用和处理。

通过以上内容完成了无人机航摄系统的建设，其中，无线遥控系统负责发送地面操作人员的命令，地面远程控制系统负责接收和处理数据，从而保障了无人机的正常工作。

3.2内业数据处理

该项目航测作业开展时采用了RTK技术，同时也采用了PPS技术。航测数据处理软件与地面站数据、POS数据、基站信息以及移动站数据相结合，对航测数据实施后差分处理，使航测数据能够达到厘米级。通过后处理软件对数据进行处理时，要求数据必须确保固定解高于90%，解算得到的结果应该保存为txt格式，然后根据卫星观测收集到的原始数据开展差分解算，对扰动数据进行改正，从而精确获得厘米级位置、高度精度以及POS数据，可将外业像控点减少数量在80%以上，同时提升航测数据精度以及航测作业效率。

空三加密和建模均采用了Context Capture测量系统，这个系统对应的空三像点的精度要比2/3个像素高，模型的精度可达到1∶2000对应的精度。该项目全自动3D建模使用了Context Capture软件完成，该软件能够通过多节点来完成并进行运算，之后会将空三成果数据转化为白体3D建模、3DTIN格网、3D场景构建以及自助纹理映射。模型修饰正常来讲金科对模型漏洞以及水域空缺实施修补，通过补飞数据或是水面数据实施约束敢于之后，能够重新形成模型，促使模型漏洞消失。

3.3空中三角测量解算

通过对目前主流的建模软件进行分析和评估，本次矿山实景三维模型生产选用美国本特利的CC软件。首先新建工程，导入优化后的影像数据和POS数据，选择对应的相机文件，完善相机参数。通过人机交互的方式检查导入的成果，确保导入无误后，提交空三解算任务，完成空中三角测量的解算工作，本次空三解算采取集群方式进行。解算完成后，将像控点导入并完成空三成果的平差调整，查看其空三报告，精度符合规范要求，成果可直接用于实景三维模型的生产。

3.4矿山储量的动态监测

利用无人机与监控系统的高效连接实现了对矿场资源的监控，对无人机航空摄影监测体系和无人机航空摄影在矿山的监测点进行了计划和确定，并说明了系统在监控系统中的作用及其之间的联系。在此基础上，对各矿山进行了必要的评估，并对它进行了相应的监控。该报告是根据无人机获取的基本资料自动产生的，分为旧的规范报告和新的规范报告。旧的规范报告与存储体系的报告格式相适应，新的规范报告把原来的报告按地理位置进行了分割。报告有两类，一是直接预览的，二是其他的。直接预览打印输出格式的报表数据不可更改，其他格式如Excel，Word，PDF等便于使用者进行编辑和修改。在动态监控中，将储量的计算和图表资料可视化，从而确保了监控的准确性。

3.5制作地形图

该项目所在矿山区域的地形图绘制主要采用了uFeature3D，通过加载DSM获取3D坐标，然后使用相应的符号对立体识别地物进行识别。立体采集应遵循的原则为：定位通过内业实现，定性通过外业实现。内业可对地貌以及地物等要素的采集进行准确判断。对于一些没有把握做出准确判断的地物，应该尽量完成采集作业，然后通过圆圈对其标记，再通过外业实地开展精确补调来完成地物采集。在3D模型之中，地物的轮廓完全可见的部分，需要使用测标中心对地物定位点和外轮廓进行切准并采集，要达到不移位、不疏漏以及不变形的要求。当地物的部分轮廓得到显现时，需要对这部分轮廓线进行测绘。当辨识困难的情况出现时，需要标记相应的位置，完成后进行外业处理，对于水系而言，需要测绘其岸边线。在制作该项目地形图时，高程以及平面坐标的小位数均取0.1m。对于地形特征点、明显地物点以及一类方位物均需要对高程注记点进行测绘。等高线均采用人工的方式进行采集，不可从房屋位置穿越，并且还要注意不应该存在点线矛盾。模型接边位置的图幅应该保证点线面一致。

结语

总而言之，新时期，将无人航测技术用于矿山测绘已经成为大势所趋。事实证明，在矿山测绘作业过程中合理运用无人机航测技术，充分发挥技术操作便捷、可视化程度高、成本低廉、测绘结果准确等优势，可以使矿山测绘效率与质量得到大幅提高。要想凸显该技术的应用价值，需要测绘人员做到以下几点：首先是优化无人机航测结构设计，明确技术操作流程与要点；其次是依托于测绘作业实际需要以及整体地形地貌，科学规划无人机航线，确保设备稳定运行；最后是设计切实可行的测绘方案，提高测绘作业的全面性及有效性，为后期矿山安全、高效开采提供可靠参考。

参考文献

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