矿山治理工作中应用无人机倾斜摄影测量技术的方法论文

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　　摘要：随着人们生活质量水平不断提升，矿山治理单位对无人机倾斜摄影技术的研究也日益深入。利用无人机技术了解矿山形状并进行各种标志物的探测，这种先进技术逐渐被人们所接受。无人机倾斜摄影技术已经在矿山勘测和绘图领域得到了广泛应用。与常规的矿山测量方法相比，其具有很大的优越性，能够获取矿山的精准数据，也能详细掌握矿山的三维形态，方便有关部门进行地形数据的加工处理。本文着重探讨了无人机倾斜摄影技术在矿山治理工作中的应用，为相关工作提供一些参考和建议。

　　关键词：矿山测绘；无人机倾斜摄影技术；应用

　　随着现代社会的发展进步，使科学技术的应用范围更加广泛。在矿山治理工作中，无人机倾斜摄影技术属于一种辅助技术手段，也是一种新兴的应用技术。无人机倾斜摄影技术在许多方面都能体现重要作用，从技术发展的角度来看，倾斜摄影技术的应用范围非常广泛，应用效果较好，能够提升矿山测量工作效率，也能减轻工作人员负担。文章通过分析矿山修复工作中，倾斜摄影技术的应用，针对无人机的应用现状进行剖析，并且对形成的问题进行探讨，提出一定的建议，以期为相关工作人员提供有效的借鉴意见。

　　1无人机倾斜摄影测量技术

　　1.1无人机倾斜摄影测量技术分析

　　无人机倾斜摄影技术是实现无人机航拍成像的关键技术，包含不同的辅助设备，比如无人机和倾斜相机，具体如下。

　　(1)无人机平台。无人机的技术研发角度不同，性能指标也存在很大差异。为了有效进行无人机的航向管理，在无人机倾斜摄影过程中，对无人机的应用提出了不同的指标要求，如安全性、升降机速度和有效载荷等。首先，无人机最低载荷重量为两千克；其次，多旋翼型无人机的最大巡航速度应当在6m/s以上，固定翼型无人机的最大巡航速度则应该超过10m/s；再者，蓄电池的单次使用时间应当在30min以上，发动机的单次使用时间应当在60min以上，抗风力强度较高应当能够抵抗四级以上风速，这样才能作为无人机倾斜摄影测量的技术支持，才能满足相关工作要求。

　　(2)倾斜相机性能。在无人机倾斜摄影过程中，摄像机无法得到有效控制，但拍摄影像则可以实现有效把控。在首次拍摄时，照片像素应当尽可能高一些，使相片更为清晰，但要顾及器材的费用成本要求，而单个镜头像素要在2000万以上，且单次曝光像素必须在1亿以上。另外，倾斜相机还要能够实现定点曝光，确保图像交叠达到特定标准。

　　(3)倾斜摄影相机的技术特征。一是倾斜摄影相机要体现三维空间特性，能够实现全方位、多角度的拍摄，要能全面反映地形地貌的颜色、位置等特征，还要能够提供详细的影像资料，从而真实而有效地反馈地物的现实情况，方便进行后续的数据分析；二是倾斜摄像数据的高清性和高精确性，利用无人机等设备进行相关数据的采集有一定优势，比如无人机操作程序较为简单，资金投入不高，且可以在短时间内迅速采集到大量的影像数据，还能在更大的空间内采集宏观数据，既能降低成本也能提升效率；三是相关数据的较高价值，在具体应用过程中倾斜影像技术，能够从多个角度获取影像数据，及时提供被测区域的地理空间数据，并能提供具有实用价值的精确数据，更能体现相关数据价值。

　　2矿山测绘中无人机倾斜摄影技术的优势

　　在矿山治理工作中，受多种因素制约，采用常规的地质测量方式，很难对已有的矿山资料进行全面采集，在此期间，测量工作消耗的时间较长，在采集过程中也容易出现一些偏差，导致工作效率降低，这也同样导致大比例地形图绘制精度降低。在当下，可利用先进的无人机倾斜摄影技术开展矿山测绘工作，能够发挥其应用价值，克服传统测量方式中的困难。通过无人机的智能化技术，可以从多角度、多方面搜集精准数据，从而达到良好的数据采集效果。在大规模提取数据和实现处理过程中，不但极大程度上提升了测绘速度，也同样减少三维建模的费用投入，更重要的是可以将真实的矿山地貌地形呈现出来。

　　(1)信息展示更加直观和精准。与常规模式下的直拍技术相比，无人机倾斜摄影技术能够更加精准地掌握矿山的地质资料和地貌情况。利用无人机倾斜摄影技术可以生成对应的三维立体图，为后续的矿山治理工作奠定理论依据。这类技术还可以形成三维模型，并且展现框体的宽度、长度、面积和周边的施工范围，让施工团队的工作效率更高，也能更加有效而精准地控制人力投入。

　　(2)能够提供多样性数据。利用无人机倾斜摄影技术，能够采集到大量的矿山数据，利用这些数据可以获取有关矿山的三维立体信息，在常规的直拍模式下只能提取二维数据。相对来说，无人机倾斜摄影技术形成的三维模型，能够帮助工作人员更好地进行数据分析，也能更加高效地开展矿山治理工作。

　　(3)为矿山的后期管理提供依据。采用无人机倾斜摄影技术，可以为矿山管理人员带来更多的清晰资料，也能更加清楚地了解矿山的地貌特征和地形特点，在进行矿山治理工作时，能够掌握矿山生态环境特点，从而实现有效的生态保护工作，对整体治理工作也有极大帮助。

　　(4)提升矿山治理的工作效率。利用无人机倾斜拍摄技术可以提升矿山治理的工作效率。简单来说，利用这种技术，可以有效避免矿山治理过程中存在的安全隐患，减少安全风险，同样可以降低测量成本和其他方面的生产成本。相对于常规的摄影技术，无人机倾斜摄影技术可以提供更加直观的数据，也能让工作人员更加准确地掌握矿山的详细情况，从而科学开展采矿计划，并将高精度的拍摄技术和摄影技术有机融合在一起提升工作效率。

　　3无人机倾斜摄影测量技术的应用功能

　　目前，露天矿山修复工作中采用常规技术存在诸多问题，而三维立体摄影技术是一种十分高效的应用手段。矿山治理过程中，三维影像处理需要得到更加深入地研究，常规的数字化绘图技术已经无法适应现场工作环境下的全面监控要求，在我国现行的测绘技术中，已经难以完全适应现代化的发展需要。随着科学技术的迅速发展，需要不断向多样化的方向发展，在此期间，矿山修复工作任务繁重，时间紧迫，相对来说，无人机倾斜摄影测量技术可以应用在以下几方面工作中。

　　3.1三维立体绘图

　　利用无人机倾斜摄影技术，能够获取高精度的立体影像数据，能够使地表数据呈现得更加丰富。这项技术能够将3D重构技术和即时定位技术等现代化尖端技术融合起来，采用垂直角度和倾斜角度，迅速准确地获取目标物体的三维立体图像和纹理图像。根据实际情况，利用3D建模技术，提供相应的现实场景，通常倾斜摄影技术，利用五台摄像机采集地面物体的图像资料，其中一台负责采集地面物体的纵向图像资料，另外，四台摄像机分别从不同的角度拍摄地面物体的影像资料，倾斜拍摄的角度为40°~60°，全摄影装置均为无人机负载。针对大规模的地面物体，要快速获取大量的影像资料，在计算机DLG数据中，通过肉眼观察来获得立体三维信息以及相关动态符号。同时，该模型还具有一致的二维符号和三维符号，并整合了图像的特征。在相关数据的采集管理过程中，根据模式设定，设置了相关技术参数，确保无变形、无误差、无泄漏、无位移。图像中的物体应当等比例放大或缩小，并以对应的符号来标志，要将转角与侧面标识进行有效衔接。在采集过程中，图形对象难以按比例展示，在采集数据时，参考点要经过标志中心，如果出现节点位置不清晰，无法精准建模的情况，就需要相关人员进行科学识别，从而更好地执行其他的试验任务。

　　3.2航线设计

　　在矿山修复的全面勘察过程当中，采用无人机倾斜相机拍摄技术，需要做好待测区域内相关定点的有效控制工作，之后应用GPS-RTK进行检测区域和影像控制区域的测量。在此基础上，要做好无人机航向的规划，采用倾斜相机采集相关数据并结合实际案例，通过系统的三维建模和文件对象模型，将测量结果与实际数据进行对比，以检测可行性。

　　3.3数据预处理

　　目前，国外商用航空图像预处理，通常需要进行影像资料的颜色、均匀性和光照处理，并进行影像资料的失真校正。航空三角测量通过POS系统采集外部要素，再结合多角度，实现对不同平面图像的自动定位。

　　3.4数据的相关性

　　通过对露天矿山修复数据进行查询与管理，实现对相关数据的综合管理并及时进行有效补充。矿山修复监测系统要进行相关资料的搜集并完成数据处理，这种系统具备预测和对比的相关功能，主要利用无人机航拍进行矿山地形图的测绘，从而得到矿山修复所需要的区域地图。

　　4无人机倾斜摄影相机在矿山治理中的技术类型

　　4.1像片控制测量技术

　　矿山修复过程中需要绘制地形测量图，要突出山丘地貌的特征，经过分析，进行区域网络的合理布局。在无人机的主要航向方面，选取两条或者更多的直线作为基础航线，之后根据拍摄精度测量的需要，进行平高基准的分散设置。将标准位置准确设置在每个对象控制点上，间距规范则限定在四条基准线上。同时，在严格控制精度的前提下，采用数据加密像控点的方式，以确保技术上的严谨操作。在实践过程中，将其局限在不规则区域内，在凹角设置标高，在凸角设置平高。在进行标高参考时，需要进行准确测量，以保证相关数据的质量达标。

　　4.2空中三角加密处理技术

　　在地形图绘制的过程中不可避免地会受到外界环境因素的影响，比如植物群落，这会导致无人机在进行某一角度倾斜拍摄过程中，路面控制点的测量无法达到特定要求，又或者出现面积较小的区域测绘死角，导致测绘成果难以达到标准要求。此时，需要进行上空三角数据加密解决和精准校正，弥补由于上述原因导致精度无法达到要求的缺陷。上空三角数据加密解决是建立在对外区域基础之上的，需要进行精准的成本预算之后，通过相应的移动应用程序消除干扰因素，提高测绘的准确率，提高地形图的绘制质量。通过应用上空三角数据加密解决的处理方法，根据矿山测绘的实际需要输出实体模型，分别包括DOM、DEM、DSM等类型。

　　4.3倾斜影响获取和预处理技术

　　进行无人机倾斜相机拍摄的过程中，需要确定正确的飞行路线，掌握地形图的详细信息，充分分析无人机的技术指标，设置合适的起飞时间和航行时间，这样才能保证拍摄工作的正常进行。在进行航拍的过程中，可以得到不同角度的图像数据，通过对影像基准点和数据加密点坐标进行全自动拍摄，可以得到相关数据信息和影像资料。当下，必须搜集测绘区域的数据资料，之后进行资料整理，实现预备处理，避免拍摄图片不够清晰。将资料收集起来，拍摄到创建的虚拟影像中，形成新的虚拟图像，这样可以避免地面上的物体重叠。

　　4.4内业数据采集与修补测技术

　　在搜集证据之前，要根据相关图像学习进行三维建模。相关数据是三维建模的基础，也需要利用倾斜相机进行准确拍摄，并利用大量的自动建模系统，进行不同角度下图像数据的校正操作，比如几何校正、平差解决以及多角度匹配。在实际操作中，通过智能系统，分析总结测绘地区的地貌特点，从而得到交互三维实体模型。利用上述设备进行测绘区域等高线和地形地貌数据的获取工作，也就是数据采集的过程中，需要做好以下几方面工作，一是等高线数据的搜集，主要依靠人工搜集，其中包括房屋轮廓、基准点信息、房屋外侧框线等数据，可以大大提高数据处理的精确性；二是利用计算机系统自动搜集地形要素的三维资料，其中包括1：1000标定的精准等值线和相应的标高数据记录，在中、后期通过人力整修，筛选后可供利用；三是障碍问题的解决。在障碍较大的区域或地势有争议的区域进行标记，采用其他辅助方式进行补测和绘制调整。

　　4.5数据采集与三维建模技术

　　利用不同的智能程序可以得到矿山区域的立体建模模型。针对矿山地形的立体三维建模，可以为后续的数据采集提供支持，相关工作人员需要提供有效支撑，从而有效开展数据分析，搜集典型的材料，其中，包括不同视角的数据信息，主要包括三方面内容。一是手动方式搜集相关区域的影像参考数据；二是自动化采集区域的立体影视材料，这需要人工操作；三是在搜集材料过程中，要根据公开的地图比例，确定海拔高度和高度标注的距离。在此过程中，相关工作人员要严格按照我国的技术规范要求执行工作，保证数据的稳定性，为后续工作的顺利展开奠定良好基础。

　　5无人机倾斜摄影技术在矿山生态修复的具体应用

　　5.1地形图的核查

　　在实际试验过程中，利用无人机倾斜摄影技术，获取和核实矿山地区的地形图是工作人员的主要工作。要利用这一技术，有效提取本区域内的高精度数据，避免相关数据在采集过程中出现局部失真的现象。工作人员可利用无人机构建立体模型，获取高度精准的坐标，并在模型中获取高程点，绘制出地形线。然后导入地图进行校正和审核，从而最大化避免因精度不足而造成的错误问题。工作内容包括：对矿山区域进行全方位的现场调查，了解矿山概况，运用倾斜摄影技术进行模型制作。在完成地表调查后，要着重确定矿山的所在地点和周边的地质条件。通过放大、缩小、旋转等操作，从多个视角观测到矿山面积、使用情况、植被的生长状况，为地质数据解析提供可靠依据。

　　5.2地物情况的识别

　　完成地图的核实工作之后，工作人员按照矿山地形特征，将渣土堆、滑坡等地质区域进行有效分类，并按照划分区域绘制出电子地图。构建三维立体模型，可以将更多的可视化地形坐标融入其中，从而提升工作效率。工作人员可以参照立体模型的多个视角进行有效观测，并进行小型滑坡和一些高风险区域的地质灾害监测，确保相关工作的安全性。比如，利用无人机获取滑坡数据，再利用技术装备对滑坡数据进行自动监测，方便工作人员对滑坡状态进行数据处理，方便后期的治理工作。

　　5.3剖面图的绘制

　　在剖面图的制作中，一般使用导线结合定位设备，共同配合，利用图切等高线的形式进行绘制工作。无论采用哪种方法，都必须精准进行原始数据的测定。采用传统的人工测量方法，很难获得精准数据，而现在工作人员可以利用无人机倾斜摄影技术，获取更精准的资料，并且建立三维立体模型，还可以提高剖面图的精度。这种方法不但能准确显示矿山的地质环境情况，也可以通过3D建模和有效监测，从地质结构数据中获取相关信息，从而制作出更符合地质情况的剖面图。

　　5.4立面图的绘制

　　在这一工作步骤中，工作人员首先要做的是对矿山内岩质边坡的高突破面进行评估，要利用植生混凝土、生态袋等方式进行生态恢复，并利用数据平台计算出差异化治理需要覆盖的区域面积。传统测量方式通常利用人工导线的方式，但其工作效率还有待提升。通过采用无人机倾斜摄影技术，可以精准测量并画出地质边界，也能完成其他边界的标定，还能进行水平距离和垂直距离的精准测量。利用3D模型与观测软件进行数据处理工作，可以有效提升立面图的精确度，减少工作中的风险问题。但在后期处理过程中，因所得到的图像分辨率较高，占用的储存空间较大，因此，需要更大的硬盘空间，这需要工作人员在数据分析过程中采用高精度的计算机设备，以便更好地进行矿山的生态修复。

　　6结语

　　综上所述，采用无人机倾斜摄影技术，极大地节省人工投入和材料投入，提升了地质测绘的专业性和精确度，同时降低了投资成本。因此，应当大力发展无人机倾斜摄影技术，不但能够对矿山修复工作带来更大的帮助，也能促进我国矿业开采工作的顺利开展，从而提升资源开发的整体效率。

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