无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州 都匀 558000）

矿山测绘是矿山建设和资源开采利用的基础，也是提高开采效率和效益的保障，在矿山建设过程中起着重要的推动作用。传统的矿山测绘手段不仅测绘周期长，不能满足快速成图的社会需求，而且传统的测绘技术的工作效率极低[1]。随着无人机技术、定位技术、通讯技术的快速发展，倾斜摄影测量技术逐渐应用于矿山大比例尺地形图的测绘中，取得了较好的应用效果。

1 无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术最早应用于建筑物外立面纹理信息的获取领域，随着无人机技术、航空摄影技术、图像自动匹配技术、GPS动态定位技术的快速发展，逐渐应用于其他测绘领域，如公路工程测绘、大面积区域测绘、矿山大比例尺地形测绘等领域，借助多视角的影像数据处理和地面物体的侧面信息采集目的，实现了区域网络联合平差处理和多视角影像匹配、正射校正等技术的融合，在社会实践中取得了良好的效果。

2 无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用

2.1 无人机倾斜摄影技术的基本要求

本文以某金属矿山大比例尺地形图测量为研究对象，讲述无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用。本次选用的无人机倾斜摄影技术的航摄系统由HM2200、HO1300和HO1600型号的三类无人机为主，摄影相机采用南方测绘倾斜数字航空摄影相机，匹配相应的定位及管理系统[2]。在使用无人机倾斜摄影技术的过程中，对气候的条件的要求比较高，必须在天气晴朗、气候温和的季节飞行，一般选择进驻机场距离主要机场15km以外的区域进行起飞与降落。

2.2 倾斜影像获取及预处理

在开始执行无人机航摄任务之前需要进行航向的设定，在了解测绘区域基本现状的基础上，充分考虑无人机的性能参数制定相应的飞行时间和飞行时段，进而可以展开外业的倾斜摄影工作。在航空摄影过程中可以获得多视角拍摄影像，在相应的影像控制点和加密点坐标自动拍摄，获取相应的倾斜影像资料。在确保测绘区域的数据采集完成后进行测绘数据的预处理，选择拍摄的倾斜影像，将其反投影至建立的虚拟影像中，目的是为了减少突出地面竖直物体的重影现象。

2.3 像片控制测量

相片的控制测量可以有效的提高矿山测绘的精度，像控点的布设要严格按照相应的规范要求进行，本次选用的航向重叠度为65%，旁向重叠度为60%。像控点的布设需要注意以下几点事项：①按照测绘区域实际的地形地貌划分相应的测绘分区，位于测绘分区之外的像控点一般布设于图轮廓线外，一般位于航向基线不少于1条、旁向大于100m的部位；②位于航线两段的控制点，必须满足偏离半径小于半条基线的长度；③像控点的选点位置要结合测绘区域的地形地貌进行，必须选择没有争议、易于识别的区域，如房角等明显的地物标志；④若在山头选择像控点，则选择在平山头或者地形变化较小的区域，可以有效的提高测量精度；像片控制点布设范围的高程变化较小，可以有效的提高倾斜摄影测量精度；⑤植被发育的区域或者有高大数据获建筑物拐角处不易布摄像控点，在内业检测过程中容易出现测量时遮挡视线等而引起测量精度的降低；⑥在测绘区域内的大面积水域区域不易布摄像控点；⑦像控点的布设要充分考虑测绘区域的交通条件，以交通条件良好，易于保存的区域为最佳。

2.4 空中三角加密处理

在测绘过程中不可避免的受到外部环境的影响，如植被等，导致在实际的无人机倾斜摄影过程中出现地面控制点测量达不到实际需求或者较小测绘区域测绘盲区的出现等，使得测绘成果达不到最终的测绘要求。此时，需要进行空中三角加密处理和校正工作，可以弥补上述原因导致测绘精度达不到要求的缺陷。空中三角加密处理是建立在对影像外的方位元素进行准确预算，再结合相应的软件将干扰因素剔除，可以有效的提高测量精度，对地形条件较差区域的航测结果有明显的改善。在完成空中三角加密处理之后，可以根据矿山测绘实际需求输出DOM、DEM、DSM等模型。

2.5 三维建模和数据采集

三维数据模型的建立是借助多视角倾斜影像进行几何校正、联合平差、多视匹配等一系列操作，最终获得可视化的三维倾斜模型的过程。三维数据模型建立完成后，可以借助数据处理软件获取测绘区域的地物、地貌等数据[3]。数据的采集工作主要包含三个方面的内容：①地物要素的采集工作，主要由测绘任务手动完成，如拍摄影像中的像控点、建筑物等，可以提高测量的精度；②地貌要素三维信息的自动提取，主要包括了测绘区域等高线、高程注记点等的采集工作，可以借助现代化的处理软件平台进行，但需要经过后期测绘人员的人工整饰与取舍才可以投入使用；③地物等要素遮挡问题的处理，对相片资料中的遮挡区域进行补充测量，可以提高最终的测量精度。

2.6 外业调绘及补测

前文已述及，无人机倾斜摄影技术在航空拍摄过程中不可避免的存在拍摄盲区，通常在植被发育、建筑物遮挡的区域无法获得相应的影像。因此，在后期内业处理过程中要对上述区域标注出来，及时的开展外业的补测与调绘工作。此外，在获取地物、高程标注过程中对于不确定的地区或者复杂区域标注出来，进行外业的实地调查工作和补测工作，可以提高矿山测绘精度。

3 结语

综上所述，无人机倾斜摄影技术在现代化矿山建设中占据重要的地位，在社会其他测绘领域中也具有广阔的应用前景，均取得了显著的成效。通过本次某金属矿山地形图的测绘，获得最终地形图的平面位置误差小于2cm，高程注记点的误差控制在1cm，具有良好的测量成效。因此，该技术完全可以满足矿山测绘的基本要求，可以进行大规模的推广使用。