浅析露天矿山无人机倾斜摄影测绘技术的应用策略
摘要：无人机倾斜摄影测绘技术属于矿山测绘的一项新技术，重点分析了无人机倾斜摄影测绘技术的定义以及将其应用于露天矿山测绘中的优良，并从航测外业、内业三维建模成果输出、露天矿山方量变化及计算等方面，探究了关联应用要点。
做为百姓经济和社会发展支柱型产业之一，矿业起到基本性的支撑功效。做为矿山开采的基本要求，测绘质量提高属于行业重点探究的一个课题。无人机属于现周期一种新颖的数据采集载体，与传统人工方式相比，存在着工作质量高、效率高、操作简单、机动性高等关联特点。同期，无人机测绘技术将地面的地物、地貌空间详细情况表现出来，能够满足大比例尺成图需求，既缩短信息获取的时间，又有利于作业精度与效率的加强，在露天矿山测绘中发展前景较好。
无人机倾斜摄影测绘技术定义
无人机测绘触及极高的智能化程度，作业能力强，在适中的飞行高度经过设备中搭载的高品质分辨相机系统实施摄影、数据采集工作，经过自己电子摄像传感器记录坐标、航速及航高等数据，内业经过对航拍影像全面处理转换，呈现在用户终端，让运用人员收集到精确、全面的影像模型及数据信息。现周期，在测绘行业中，无人机所展现出的应用价值和功效非常明显，有利于全面、真实反映地理空间数据。将无人机测绘运用于露天矿山测绘的过程中，以踏勘测区、布设像控点、基本掌控测绘、航空测绘及影像采集等为外业重点过程，图1呈现了无人机航测的工作流程。
无人机测绘在露天矿山测绘中的优良
2.1 操作灵活
无人机测绘技术正在向着自动化、信息化的方向发展，和人工测绘相比，无人机测绘在成本和效益层面持有极重优良。现周期，无人机设备在体积方面逐步减小，方便携带和操作，更好的满足测绘需求。
2.2 数据精度高
受露天矿山环境繁杂、现场人工测绘危害高等关联原因的影响，传统测绘难以到达高陡边坡、采矿现场等区域。经过对无人机测绘技术的运用，能够保证外业测绘作业安全、有效的完成，并且采取低空飞行信息采集和搭载高分辨率摄像机的方式，能够采集到高精度画面，促进工作效果提高。因此，运用无人机测绘技术既能加强数据精确性，又能够与计算机软件相结合，将可视化信息形成，在后续采矿设计、矿山规划中发挥更高的效能。
2.3 应急功能强大
就露天矿山测绘工作而言，触及较多繁杂的区域，包括采区、排土场和尾矿库等重大危险源，在实质测绘时容易显现不稳定原因，没法满足应急管理工作需要。常规作业方式受较多现场原因的影响，若显现应急状况，一般难以即时的发掘问题进行处理，导致不必要的、本可避免的损失显现。经过对无人机测绘技术的运用，能够更好的处理应急状况，由于无人机拥有机动灵活、可远程操控的特点，遭遇突发状况时，能够即派即用，为应急工作的开展起到重要功效。
无人机露天矿山测绘的工作概述
3.1 供给矿山生产基本数据
为保证矿山生产严格根据规划设计及月度、年度计划目的施工作业，需测绘采场大比例尺地形图，为工程计量、监控生产、调节生产供给必要的数据支持，保准矿产资源能够实现良好的研发与利用，保证安全、有序生产。
3.2 助力绿色矿山建设
露天矿山重点区域包含采场永久边坡、采场废渣堆弃场、尾矿库等，为建设绿色矿山，修复生态环境，利用无人机测绘技术实时、全面监测生态情况，如土体流失、植被生长、水位变化等，经过影像图清楚直观反映矿山总体状况，为矿产恰当研发利用与环境守护协调发展发挥全新的功效。
3.3 助力数字矿山建设
矿山资源研发利用的工艺、生产、组织和工程决策，正飞速利用数字化技术，经过无人机测绘供给空间定位技术，把全部矿山及周边范围内的地物、地貌与地下地质根据三维坐标真实模拟出来并有机结合，有利于资源有效、有序管理；以测绘、遥感、地理信息系统为基本的空间信息技术为建设新型数字化智慧矿山供给靠谱、实时的技术支持。
无人机露天矿山测绘中的应用要点
4.1 航测外业
在露天矿山测绘中运用无人机测绘技术，需要做好航测计划、设备检测、参数设置等前置工作；需要知道测绘任务触及到的范围，知道矿山区域地形、干扰源分布等关联情况；正确制定无人机航线规划，准确操作，并结合可能会显现的各类紧急事故，创立相应应急预案。
露天采场跨台阶作业其高差常达数百米，无人机测绘需要实施分层飞行设计，以达相应地面分辨率；在区域划分上，需要保准航测布设和飞行路线相同，参考航测航高设置，需求分区地形高差始终不超过真实航高的1/6,在确保行线平直的同期，最大程度上区分跨度，并覆盖所需的测绘区域。为保准大比例尺地形图影像精度能够符合设计标准，缩短影像周期，选取合适的飞行高度，详细可参考GB/T23236—2009数字航空摄影测绘空中三角测绘规范、GB/T15967—2008《1∶5001∶10001∶2000地形图航空摄影测绘数字化测图规范》。
像控点布设以符合每架次采集面积及接边原因做为标准需求，并根据平面位置中误差不超过图上0.15mm、高程中误差不超过1/10基本等高距，经过测区掌控点运用全站仪或RTK进行观测采集。
4.2 内业三维建模成果输出
以我机构购置的国产大疆经纬M300RTK型无人机为例。可运用ContextCapture(简叫作：CC(Smart3D))建模软件达到空中三角测绘解算的目的，结合无人机详细飞行轨迹与像控点设置情况，整理好航测照片数据后，可经过CC(Smart3D)软件运行：导入(照片、POS数据、相机参数)→提交空三运算→刺点→重复空三运算(三遍)、刺点(二遍)→检测→出模→数据检测。经过得到各种数据格式的三维网格模型及DOM或DSM,构建倾斜三维模型融入照片便得到实景三维模型，极重地促进采矿作业精细化管理。
4.3 调查露天矿山周边地质情况
矿山生产建设会在必定程度上改变地质环境，导致地表塌陷、地裂缝等地质灾害。过去，在开展矿山地质灾害调查工作的过程中，一般运用人工实地调查的方式，经过航片、卫片进行辅证，其中，人工实地调查存在周期长、效率低、成本高等不足；航片与卫片存在分辨率低、投影偏差等缺陷，没法满足时效性强的项目。经过对无人机测绘技术的运用，能够实时生成正射影像图，从而准确、生动、直观的调查矿山周边地质灾害状况，全面查询安全隐患，即时对其进行预警、消除及改善，促进安全生产。
4.4 露天矿山方量变化及计算
利用多期无人机测绘生成的DOM或DSM数据信息，结合南方CASS9.1软件DTM法对开采方量进行计算，重点原理为：三角网基本单元核心形成不规则三角形三个顶点的三维坐标，由最初三角网中所有三角形三个顶点沿着竖直的方向，向下将三条直线引出，直至开采后的地表面的三角网交汇在一块，如此，便将许多三棱柱形成，此时全部区域的土石方便是各三菱柱体积之和。和传统方量计算方式相比，经过点间距设置较真实的将矿山方量变化展现出来，准确计算开采工程量，应用于采矿成本核算及矿山储量变化计算。
4.5 露天矿山地形图绘制及精度分析
对露天矿山地形图进行绘制的过程中，过去在采集数据的时候，重点采用的是全野外人工的方式，这种方式效率低、成本高，并且会受到人为操作的影响及地形要求的限制，引起测绘难度加强，部分地形失真，失真的地形会对生产、规划设计等导致安全隐患，也或是工作量统计缺失。
因为无人机倾斜摄影测绘技术的三维模型精度较高，符合1∶500大比例尺地形图测绘内业规范需求。测绘范围则能够在航线设计方面迅速地进行调节，覆盖可控作业范围；内业处理可结合区别软件，重点为CC(Smart3D)+ArcGis或TerraSolid,CC(Smart3D)+EPS来完成，经过软件平台模块实时加载实景三维模型和正射影像数据，利用二三维联动测图一体化模式进行采集和更新数据；最后经过内外业调绘、补测及修正编辑处理，从而获取到dwg格式地形图。精度评定则经过X,Y和高程中误差来检测实景三维模型和线划图的制品质量。为检测实质误差精度，在采场排土场运用大疆经纬M300RTK型无人机采集数据，航高设置为100m,220m分别作业，用RTK布设像控点的同期，埋设直角形标志的三个点施测后做为检测点，二架次两者坐标对例如表1所示(数据为内部1954北京坐标系、1985国家高程基准)。
经计算检测点位中误差分别是平面位置4.27cm/5.48cm、高程2.9cm/5.3cm,后次因为分辨率较差影响点位精度，实质作业时经过加强模型分辨率完全能够绘制符合精度需求的1∶500地形图。
4.6 其他方面的运用
在矿山行洪能力中，矿山汇水面积是重要指标参数之一，能够借助无人机测绘技术将矿山各区块汇水面积快速得到，利用相应计算对矿山行洪能力进行检核，在露天矿山防洪中所发挥的功效极为明显，清查违建。在露天矿山研发和生产过程中，偶尔会遇到已然在展开征地赔偿的时候，当地某些居民仍进行人工设备修建，进行植物抢种、补种等，借助无人机在固定的时间段把相应地区高分辨率正射影像图生成，第1时间认识前后变化情况，同期采取有效手段处理；经过对无人机测绘技术生成的点云数据进行利用，能够针对各个时期的点云数据，开展建档工作，为今后的运用供给方便，同期借助矿山点云数据，能够展开3D设计，保证复垦设计、矿山设计运用的全面性以及恰当性。
结 语
无人机技术在我国得到了迅猛发展，而安身于该技术得以发展的无人机测绘技术，为矿山开采工作的有效开展供给了极重的帮忙，能够有效防止传统矿山测绘工作中各样问题的显现，促进测绘工作质量、效率明显提高。因此，为了深挖无人机测绘技术的潜质，应加大对此项技术的推广力度，尤其要加快国产建模软件研发利用；同期结合测绘行业状况多方位分析，加强技术人员培训，促进无人机测绘技术水平加强，推动此项技术朝着智能化和自动化方向发展，以坚实的基本助推矿山测绘工作良好开展。
源自@文案源自：王槐仁.露天矿山无人机倾斜摄影测绘技术应用策略探析[J].山西建筑,2021,47(24):147-149.
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发表于 2024-10-10 12:35:52