SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要：矿山测绘作业中， 为了保证测绘结果质量达标， 同时确保各项数据具有较高精度，可以运用无人机倾斜摄 影测量技术。本文通过分析无人机倾斜摄影测量的关键要 求，进一步分析了该项技术在矿山测绘中的实际应用。
传统矿山测绘作业的技术存在效率低、成本高以及数 据误差大等缺点，因而现阶段矿山测绘开始广泛应用无人 机倾斜摄影测量技术，该项技术运用时也需把控许多要 点，从而确保测绘质量达到要求。
1 无人机倾斜摄影测量技术概述
在无人机垂直摄影测量技术逐步成熟之后，无人机倾 斜摄影测量技术开始发展起来，其切实解决了垂直摄影测 量中方向无法改变而带来的效果不佳问题，具体结构是在 无人机上搭载多个航拍摄像机，而这些摄像机的布置角度 多元，有前、后、垂直、左以及右等多个角度，使测量时数 据采集更全面。目前，该项测量方式在矿山地形测量、工 程测量等项目领域的应用逐渐广泛，基于空三运算、影像 预处理、地面控制、三维建模以及地形图信息成图等先进 技术来运行作业，可实现地形、地物信息的高精度获取， 还具有快速成图和成本低廉的优势。
2 无人机倾斜摄影测量的关键要求
2.1 倾斜摄影测量方面的技术要求
在分析无人机倾斜摄影测量技术要求时，以华测P520 型号无人机的测量应用为例，该无人机主要是搭载睿铂 DG3倾斜像机，该相机包含了五台镜头设施，一台为垂直 镜头，其余皆为倾斜镜头，同时还安装了配套的飞行管理 系统、数据存储系统以及 GPS定位设施等。在采用无人机 倾斜摄影测量技术时，需重点控制实际飞行的状态，故而 要提前制定完善的飞行计划，遵循几点技术要求。一是要 尽量控制无人机飞行过程的平稳度，其越是平稳就会获得 质量越高的遥感影像信息，因此，飞行计划中要明确选择 气候条件较好的状况中实施无人机倾斜摄影测量，可以参 考测区以往的气象变化资料，选择每年中少雨的季节，气 温也要适宜 ;二是在选择了合适车月份之后，还要充分考 虑到一天中气候情况的变化，比如说通常会在上午十点到下午四点间让无人机飞行完成航拍车任务，其余时间的光 照与气温条件可能不佳 ;三是要基于测区实际地形地貌的 特征变化来调整测绘时的航向及旁向重叠度，保证测绘更 为完整。
2.2 航行参数与影像预处理的要求
在矿山测绘中，通常是要求地形图测量为 1 ：1000 的 大比例尺，若是运用型号为华测P520 的飞行无人机，则 航行时的速度参数需设定为 12m/s，航线敷设时采用东西 方向的敷设方法，将相对飞行的行高划分为两个部分，其 中一个子区块的行高参数设定为 300m，另一个子区块的 行高参数设定为 350m，航向及旁向重叠度参数都设定为 75%，平均地面分辨率约为0.06m。在航拍参数设定完成后 就可以进行飞行摄影测量任务，但每次飞行所获取到的影 像数据信息都要仔细查验质量，若是未达到质量标准要及 时依据要求重新补测影像，获得有效的数据。在航拍测量 完成之后，则是要开展影像预处理工作，主要是将获取到 的倾斜影像进行反投影处理，再建立起虚拟影像，这样可 以解决地面垂直物被拍摄时出现的重影问题，促进影像的 质量提高。
3 无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中运用的重要意义
矿山开采的许多工程任务都需基于测绘工作来展开， 包括采矿规划方案设计、竣工测量以及施工质量监管等。 而矿山多具有地貌起伏大、地形复杂特征，在采用常规摄 影开展测绘任务时经常会受限，难以实现全面采集矿山数 据的目的。传统手段进行的测量工作也会耗费较多时间， 最终所获取到的数据资料也与实际存在较大误差，甚至因 为保存不当而丢失，可见其测绘作业的精度、质量、效率 等都偏低，无法达到矿山测绘的理想效果，尤其是遇到大 比例尺地形图绘制要求时，开展测绘更为困难。而矿山测 绘中若是运用无人机倾斜摄影测量技术，就可以凭借着该 项技术的适用性和功能性特点，打破以往测绘作业的各项 限制。无人机倾斜摄影测量的操作也十分智能，能够在较 短时间内将整个矿山景观勘查完成，再从多角度出发来收 集整合数据资料， 最终获得影像成果， 再对细节进行量绘。
矿山测绘中无人机倾斜摄影测量技术运用的优势可 总结为几点。一是监测效率较高，在实际测绘工作中运用无人机倾斜摄影技术可以提高监控测绘的效率，矿山测绘 本就是数据量庞大且测量范围广泛的任务，若是测量时设 备监测效率偏低，那么会直接反映在测绘水平与结果上， 甚至可能会影响到恶性事故的及时处理。基于此，相对于 其他摄影测量技术，无人机倾斜摄影测量由于结合了飞行 器技术、数码传感器以及 GPS 技术，使得整体测绘水平大 幅度提升。二是测绘中具有较高灵活性，无人机本身的机 型十分小巧精致，在运行速度上也比较快，还能够在各个 领域无需人工驾驶而自在飞行，这也使得无人机整体重量 偏轻，在控制与操作作业时都能够极为灵活，比如说在矿 山测绘中利用无人机设备开展倾斜摄影测量工作时，其可 以对许多死角区域环境实现测量，同时也能长时间保持无 人机航拍处于正常状态，这也可以提高实际测绘精度。三 是对测绘目标的还原度较高，矿山测绘是为了今后规范开 采，在项目要求下，其对于测绘目标的还原也有着较高要 求，而传统摄影测量技术都是垂直角度，获得的地理信息 有限， 许多地物情况也难以准确获取， 使得测绘难度提高， 但若是使用无人机倾斜摄影测量技术，被测目标就能获取 到更全面的信息， 从而准确恢复目标， 再可视化呈现出来。 四是测绘获得的数据分辨率较高，由于无人机倾斜摄影测 量整体结构包含了许多辅助系统，能够实现精准定位、快 速测量以及数据处理，因此其像素的分辨率也显著提高， 据了解，实际测量数据分辨率精度可达到0.1m，能够提高 测绘质量水平， 为矿山开采提供支持。
4 无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的实际运用分析
4.1 测区概况
某矿山测区由于归属于露天矿类型，在开采作业中通 常采用高台阶形式， 其边坡设置较高， 基本为数十米不等， 矿区走向上处于百米到公里的单位范畴内，地形十分复杂 且多变，一般的手段无法妥善完成矿区测绘工作，因此， 排除了许多常规方法。同时，考虑到测绘进行时的人员安 全问题，但又能够保证一些坡度较大区域的数据可以有效 测绘并采集，故而此次决定在测绘作业时运用无人机倾斜 摄影测量技术，其有助于实现该矿区的大比例尺测绘，为 后续矿区的规划生产设计提供支持。
4.2 前期实地考察及路线规划
相比于传统摄影测量技术来说，目前的矿山测绘人员 对无人机倾斜摄影技术的认可度比较高，这是由于该项技 术的优势显著，不仅可以实现全面测绘，还能够提高工作 效率，对于各种信息内容也可以直接进行处理。然而实际 矿山测绘工作需要做的准备工作也比较多，其中比较重要 的就是确定大致作业范畴，开展实地考察工作，了解矿山测区的地形地貌情况，在正式测绘前还需进行无人机执行 试拍作业，在试拍中可以逐渐调整拍摄技术的分辨率参 数，从而优化正式拍摄时的测绘效果。测绘技术部分还需 进行研讨工作，主要是尽量获得比较全面的无人机信息和 测区信息，从而划分摄影的矿区范围。在获取到详细信息 后，也要采用各种手段来进行分析，积极总结关键信息内 容，进一步规划无人机航拍摄影的路线，基于实际需求来 更换摄影分辨率更高的配件，促进测绘质量的提高。通过 计算机系统对规划路线进行计算，考虑拍摄中可能会遇到 的各项问题。明确无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中运用 具体流程，一般来说要从测绘数据可靠性与高精度的要求 出发，先是要在测区地面布置上地面控制点，保证控制点 熟练地合理，之后通过航拍来进行影像的外业采集，并将 其与控制点进行标定，再开展空三加密处理，最后则是要 采集内业数据进行制图，同时对外业调绘实施修补，对测 绘数据进行分析。
4.3 地面控制测量技术
无人机倾斜摄影测量技术的地面控制测量环节十分关 键，该过程主要是基于像片控制来实现测量，促进测量精 度水平的提高，保证矿山测绘工作顺利完成。而相片控制 效果与像控点布设情况息息相关，比如说若像控点布设缺 乏合理性，那么影像测量的数据质量也会不佳。地面控制 测量也要考虑到后续空中三角加密处理的要求，像控点的 密度会影响到空三加密测量及数据处理执行，从而影响最 终车质量，故而要合理控制布设密度，基于矿山测区的实 际地形情况与地貌变化，为了确保无人机倾斜摄影测量作 业中影像数据获取和质量的效率、质量有效提高，可以在 相对平坦的地区(即地形变化幅度参数偏小区域) 适当减 小像控点布设的密度，而一些高山、陡坡以及峡谷等地区 (即地形变化幅度参数偏大区域)，则可以适当增大像控点 布设的密度，控点在布设时要想达到合理性要求，还需从 几点出发 ：第一，通常来说，像控点都会被布设在一些显 眼的地形或地貌区域，这样可以更方便识别，同时布设的 所有像控点都具有唯一性特征，不会产生矛盾及争议，因 此，本文研究矿区策测绘项目主要是在地形变化不大的田 角或是一些山头上布设像控点 ;第二，为了达到对整个矿 山测区有效控制的目的，还需在测绘作业区域以外的范围 布设像控点，而测绘图幅边缘位置的像控点，为了实施地 面控制测量，可以将其布设在图框的轮廓线外侧 ;第三， 航线两侧位置的像控点，通常会将其布设在左右两侧偏离 的半径不超过半条基线长度的区域范围 ;第四，布设像控 点时要格外注意避开测区的大面积水域，也不能在大功率 敷设区域内布设 ;第五，矿山的部分区域若是发现建筑物耸立较密集或是植被发育旺盛，那么其可能不适宜布设像 控点，极容易造成遮挡问题而难以准确测量，甚至可能会 影响到定位，故而要避开 ;第六，适合在一些交通条件比 较好或保存方便的区域位置布设像控点，这样后续也可以 对测量进行有效控制。
4.4 空中三角测量加密技术
此次研究的矿区具有地貌地形复杂多变特点，因此其 必然会存在不同区域植被发育差异性显著的情况，这就会 导致测绘作业中，无人机倾斜摄影测量所获取到的数据影 像信息或多或少存在“漏洞”，具体指的是所拍摄到的影像 中，数据信息获取不够全面，存在一定的“留白”数量区， 这也会降低摄影测量质量，使其无法达到地形图测量 1 ： 1000大比例尺的相关要求。针对这种情况就可以运用空中 三角测量加密技术，实现影像数据的加密处理，在无人机 航拍测量过程中，其还会搭载上具有定位功能的设施，定 位系统也会将POS数据自动存储，而该数据包当中具有着 各种方位元素，其可以预测遮挡区域的数据信息，进而解 决因地形地貌或建筑物密布原因造成遮挡而出现的影响 数据部分“留白”问题，促进无人机倾斜摄影影响数据的 精度水平提高，使测绘结果更具有价值。另外，在通过空 中三角加密技术处理完成影响数据之后，为了获得加密校 正后更优质的测绘成果，可以将其处理成DRM、DOM 以 及DSM等形式的产品。
4.5 采集内业数据及修补测
实施数据采集前，还需基于影像数据来构建三维数据 结构模型，该模型可以辅助数据采集时倾斜摄影资料的进 一步处理， 处理时运用自动批量建模软件， 结合三维斜率， 采用平差处理、集合校正以及多视角匹配修正等方式，最 终会获得可视化三维倾斜模型，切实反映出矿山测区的整 体地形情况与地貌特征。明确了流程后就要进行内业数据 采集，先是利用配套软件来获取测区基本地貌与地物信 息，实施材采集操作时注意三点内容。一是对地物的要素 信息进行采集后，相关数据信息处理应主要采用人工方 式，重点处理的信息包括控制点数据、建筑物轮廓信息以 及建筑物外侧面边线信息等，处理的目的是为了提高数据 精度，为后续使用提供帮助 ;二是对地貌要素进行三维信 息的采集操作，为了使三维信息获取更为准确，此过程运 用到自动化数据处理软件，采集的信息包含区域 1 ：1000 大比例尺等高线、对应密度高程注记点信息等，在软件处理结束后还需专业人员手工进行整饰，再对数据信息加以 筛选，留下关键内容使用 ;三是处理好数据采集中的遮挡 问题，部分测量区域的遮挡物较多，使得测量采集数据十 分困难，还有部分测区的地形地貌存在争议，因此，这类 区域都要做上标注，在无人机倾斜摄影测量结束之后，可 以额外运用一些辅助方法来进行补测，再经过调绘处理即 可获得有效数据信息。
4.6 测绘数据结果的处理
基本完成了上述矿山测绘作业之后，为了方便有效应 用测绘信息，还需对数据结果进行处理，针对无人机拍摄 的图像信息可以采用多数图多维重建技术。将航拍影像 导入进对应软件中，其就会自动化处理成正射影像。测绘 照片在导入之后，系统的计算机技术可以快速开展数据 处理，极大地缩短实践，同时多台计算机上也都设置了引 擎，在运行时可以关联作业队列，从而获得较为真实的场 景结构模型。图像信息导入会通过POS 数据，系统则是基 于照片参数值与信息位置来重新整理， 还会对前述的空间 三角加密处理信息进一步调整， 将地面图像的多个控制点 坐标加入其中，促进模型坐标与地理坐标达成一致，再经 过精确的数据计算处理， 获得航拍像片中的基本特征电信 息，与同名点进行匹配，再使用这些数据对具体空间与姿 态的信息加以计算，使像片之间能够合理联系。另外，在 具体测绘作业中，由于使用的无人机摄影设备为多架次， 使得空三加密处理时出现部分影像偏转或变形情况，因 此，可以采用扩建任务块方式来融合处理不同像片的位置 与姿态信息， 这样就可以获得更为准确和真实的加密点数 据信息。
5 结论
综上所述，矿山测绘是十分重要的任务，其测绘获得 的数据信息成果将会用在开采计划制定、施工监测等方 面，成为不可获取的资料，因此，目前矿山测绘中也开始 运用更成熟、先进的技术。由本文分析可知，无人机倾斜 摄影测量在矿山测绘中的实际运用需围绕着几点内容，包 括前期实地考察及路线规划、地面控制测量、空中三角测 量加密处理等方式。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/73751.html
