航空摄影测量技术在自然资源动态监测中的应用

航空摄影测量技术在自然资源动态监测中的应用

陈雷

辽宁省自然资源事务服务中心  辽宁省沈阳市110034

摘要：随着遥感影像的获取途径越来越多样化，自然资源监测数据的获取的方式也越来越多。自然资源监测是一件非常严肃的工作，但是因为地理环境的特殊性，有些情况下，工作人员都很难进行勘察，这就导致数据资料不够详实。而多种航空摄影测量方式应在有不同需要的情况下灵活选择。他们有的具有机动灵活性、有的测量效率高、有的测量质量高等优势。遥感影像用于自然资源监测，可以克服传统方法存在的不足，减轻了工人的劳动强度，提升了监测的工作效率。

关键词：航空摄影测量；动态监测；自然资源监测数据

1.无人机航空摄影测量技术的应用意义

无人机航空摄影是一种以无人机为载体的航拍测量技术。摄影测量就是从遥感图像中提取目标的空间位置，形状，尺寸等信息的一种方法。而无人机航测是一种基于无人机的航拍设备，通过解算、处理等手段，实现对地面或地面目标的高精度测绘。无人机航空摄影测量技术的主要特征是：（1）灵活、高效。无人机具有机动灵活、快速部署等优点，可灵活地调整飞行路线和高度，快速获得图像信息，提高测绘效率。(2)高精度、高分辨力。无人机航空摄影测量可获得高分辨率图像，反映更多的细节，经过精密的数据处理与解算，可达到高精度地面观测与三维重构。(3)安全可控。无人机航空摄影可有效降低作业人员的危险性，规避恶劣的测绘环境，并能适应复杂的地形与环境。另外，无人机航空摄影还能通过遥控或预先设定的航路来操纵飞机，具有很好的操纵性能。(4)具有广阔的适用范围。无人机航空摄影技术在国土测绘、城市规划、环境监测和灾害评估等方面有着广阔的应用前景。

2.航空摄影测量技术概况

航摄测量是近年来兴起的一项新的测绘技术，它是一种基于无人机、定位和图像处理的新技术。随着科学技术的进步，这一方法得到了广泛的应用，并在自然资源监测、工程勘察等方面发挥了巨大的作用。从其产生至今，其发展经历了两个阶段。

2.1倾斜摄影测量技术

随着科学技术的发展，倾斜摄影测量技术也在不断地发展，它和垂直摄影测量的最大不同之处就是它搭载了倾斜摄影仪器，倾斜摄影测量技术搭载了多个多角度、多方位的倾斜摄影仪，这让我们不但可以从竖向获得影像数据，也可以从多个角度来获得图像数据，对数据留白的问题有很大的改进。而且，这种倾斜式摄影测量方法所获得的数据更为真实，所生成的图形也更为精确。因此，倾斜摄影测量具有更广泛的适用领域。

2.2垂直摄影测量技术

简而言之，垂直摄影测量就是将一架无人驾驶的无人飞行器装上一台立式相机，用来进行摄影测量。然而，该方法只能获得竖直方向的资料，而不能很好地反映其他方位的地表信息，这就造成了影像资料中的大量空白问题，从而使得总体精度不高，不能直观地体现出地物的变化特性。

2.3推扫式摄影技术

Leica ADS80是提供子像元级别精度数据的宽幅面数字摄影测量系统，集成了高精度的惯性导航定向系统(IMU)和全球卫星定位系统(GPS)，采用12000像元的三线阵CCD扫描和专业的单一大孔径焦阑镜头，一次飞行就可以同时获取前视、下视和后视的具有100%三度重叠、连续无缝的、具有相同影像分辨率和良好光谱特性的全色立体影像、彩色影像和近红外影像。

Leica ADS100每个波段扫描线宽度为20000像素，具有最高的数据获取效率，支持选择 TDI延时参数的相移补偿以提高灵敏度，扫描周期提高，能够以更快的飞行速度获取更高地面分辨率的影像。

3.自然资源监测应用

3.1设置无人机航空摄影监测体系

举个实例来说，为将无人机航空摄影的检测技术应用于煤矿资源监测，需要构建一种无人机航空摄影的飞行控制系统。其中，以无人机航空摄影为核心，其飞控系统包含了对地的遥控。当无人机飞到预定的高度时，无人驾驶的无人机就会进入自动驾驶状态，而且在拍摄和测量的过程中，它可以在两个方向上自由切换。本项目拟以 A类无人机为研究对象，研制一套包含状态传感、数据处理和无线控制三大模块的无人驾驶系统。它可以对无人机的航向、航向、距离、功率等进行实时地测量，同时还可以进行数据的处理与显示。该模块的设计方便了监控员对无人机、摄像设备的有关信息的传输与传输，以便更好地调用与处理数据。

3.2内业数据处理

本工程在进行航测工作的过程中，除了 RTK技术外，还应用了 PPS技术。利用地面观测资料、 POS资料、基站资料及流动台资料，对航空测量资料进行后差分，可将航空测量资料转换为公分级。在采用后处理软件处理数据时，需要保证完解率在90%以上，并以文本形式存储，再利用卫星观测所得的原始资料，进行差分分解计算，修正误差，实现厘米级的位置、高程精度和 POS数据的准确获取，使野外像点数目减少80%，并提高航测数据精度和测量工作效率。

本项目将基于上下文 Capture （Context Capture）进行空间三像元加密与建模，其空间三像点的精度高于2/3，其模型精度可达1:2000。本课题拟采用 Context Capture软件实现全自动化的三维建模，实现多个结点的并行计算，再将其转换为三维白体三维建模、3 DTIN格网构建、3D场景构建和自定义纹理贴图。一般情况下，金科都会修复模型中的漏洞和空白区域，然后用补充的飞行数据或者表面的数据进行限制，这样就可以重建一个模型，让模型的漏洞消失。

3.3矿山储量的动态监测

利用上述装置，可以对矿山的储量进行实时监测。通过无人机与监测系统的有效连接，实现对矿区资源的有效监测，规划并确定矿山的无人机航空摄影监测系统，阐明各监测系统的功能及相互关系。基于以上分析，对每个矿区进行了必要的评价和监测。这份报告是基于无人机航空摄影采集到的基础数据而自动生成的。旧的标准报表适合储存系统的报表形式，而新的标准报表则按照地域划分原始报表。报告分为两种类型，一种是直接预览型，另一种是其他类型。对报表中的数据可以直接进行预览，并以不能改变的形式显示出来，另外还有 Excel、 Word、 PDF等多种格式，方便用户对其进行编辑和修订。在动态监测过程中，通过对储量的统计、图形数据的可视化，保证了监测的精度。

3.4数字绘图技术

矿山的地质地貌、地下结构是多种多样的，因此，在进行矿山测绘时，必须对其进行动态监测，并将其采集到的各阶段的变化资料，用这些资料来绘制出一幅完整的地形图，使工作人员对矿山的状况有一个清晰而准确地认识，从而为今后的开采计划和开采计划提供参考。传统的测绘方法依赖于海量的实验室测量资料，并且对绘制人员有一定的要求，绘制时间较长，并且有一定的误差，无法适应现代矿山建设与生产的要求。矿山资源的发展离不开完备的制图信息，若不能充分认识矿山的地质环境和地下结构特点，就会在编制采矿计划时出现遗漏或偏离，这无疑会使采矿工作变得更加困难，更容易出现安全隐患。而且还会污染环境，缩短采矿年限。另外，由于矿山地质构造动态变化的特点，传统测绘数据已不能真实反映矿山的真实状况，其应用价值较低，不利于煤矿开采、生产和管理工作的顺利进行。通过对矿图的数字化管理，可以很好地实现矿山测绘信息和矿山生产的相互联系，在现代科技的基础上，精确地对矿山的信息进行测绘，然后通过计算机的3D软件进行快速的成图和分析，使矿山的管理人员能够对矿山的生产信息进行熟悉和了解。

4.0结论

无人机航空摄影技术可有效提升矿山测绘工作效率与质量，充分发挥无人机的优势，是矿山测绘领域的一种重要应用。利用无人机和多种科技手段的结合，大大丰富了矿山测绘成果的种类。因此，在矿山测绘工作中，必须大力推广无人机航测技术，从而促进矿山测绘工作的发展与进步。

参考文献：

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