无人机倾斜摄影技术在矿区工程测量中的应用

张朝丰

（亳州市工程勘察公司，安徽 亳州 236800）

无人机倾斜摄影测量技术是现代以来摄影技术发展的一项新技术[1]。它改变了以往航遥感影像只可以从垂直于地面的方向进行拍摄的局限性，倾斜摄影测量技术已经实际应用到日常的生产实践和矿区工程测量。倾斜摄影测量技术作为一项新兴高科技研究技术，它的出现弥补了国内技术的空白并极大满足了人们的需求。

1 无人机倾斜摄影技术方法

（1）无人机倾斜摄影测量工作原理。无人机倾斜摄影测量工作的原理就是通过链接无人机的航天测量设备设施，中途搭乘航拍相机，利用飞行来控制系统即时反馈的飞行角度、飞行速度等信息，进而根据遥感定位来确定航天拍摄地点、实际比例尺、重叠度等指数，自动获取航天拍摄的信息数据，通过航空五软件进行链接与补正，再导进到地面摄像控制点，处理DKL成果，从而达到地形地图的会测要求。无人机航天拍摄技术与遥感（RS）技术相结合，利用搭乘GPS 系统精确准定位，在上方拍摄照片以获取信息，最后利用GIS 技术进行后期模拟处理，从而实现了航空拍摄的3S技术要求[1]。

（2）无人机倾斜摄影的测量作业流程。使用无人机进行拍摄和测量，需要分为3个过程：前期准备、实地调查及作业准备。选择并时刻检测需要的航拍设备，确定好作业范围，规划出实际操作的航线，设置好地面分辨率、飞行次数、布置像控制点以及飞行高度、照片重叠率、飞行时间等。实地勘察需要做好航线即时优化，设置地面像控制点的点数，飞行作业，仪器以及导进和分析遥感影像数据的计算。采集到需要的照片后，需要使用3D 图像处理软件进行修改和完善，最后生成地理信息标准化的地形地貌模型及DMK 影像数据图。

（3）倾斜摄影技术。无人机倾斜摄影技术在某种程度上增强了对有关地球天空更多的了解和认知，让我们将周遭的数据和自然环境相结合，便于人类更加了解我们所处的地球。倾斜摄影没有十分必要的核心技术，它充分利用了小距离的优点来完成信息数据的传播，无人机实现数据接收，将摄像传感器的关键点均匀散落可知范围内，使用无人机倾斜摄像技术，能有效解决倾斜拍摄和模拟采集中产生的所有难题。

（4）无人机倾斜摄影的测量应用方法。无人机倾斜摄影测量技术，需要在同一无人机上加乘五个分镜头，同时从天空上方竖直往下、前后左右4个不同视角进行采集拍摄，拍摄照片时，记录航程、航速、航高、方向重叠及坐标等数据，然后整理倾斜影像。根据调查要求，无人机的飞行高度需要设置在70m～100 m，可以更好得到地面分辨率好于0.01 m 的数据。

2 无人机倾斜摄影技术在矿区工程测量中的应用

2.1 无人机倾斜摄影的测量作业

航拍使用八旋翼飞行无人机，挂乘5 个分镜头的倾斜相机，无人机在空中必须在同一时间拍摄5 张照片。飞行高度设置为150 m，一共飞行了3 个来回，每个来回的航拍时间为40 min。在现场布设13 个像素控制点，采用网络KTK 连接卫星定位系统进行像素测绘，现场布置像素控制点坐标。

2.2 作业内处理

利用无人机航拍测绘倾斜摄影方式进行拍摄，可以即时得到地区精准的地图信息数据，进而获得分辨率较高的影像数据、实景四维信息、地形模拟数据。建立最终的四维模型，生成影像图、地表数学模型。利用数学模型，可以对作业区的面积、体积进行测绘，从而得出其真实信息。

2.3 精确度分析

根据中华人民共和国规定的国家标准化《矿区工程测量规范》，绘图比例尺在1:800 的工矿区细小坐标的点数和高度之间的误差，不应超过表1的相关规定。

表1 细小坐标的点数和高度之间的误差

传统四维模型通常使用3dsMax、CAD 等软件设计，在数据影像、CAD 平面图或者图片基础上预估物体工程的外在等信息进行人为操作。这种制作方法的数据精确度较低，照片纹理与实际相差较大，且拍摄过程需要大量的人力。现今，国际统认已广泛运用倾斜摄影测量技术，建模一般使用3d、CAD 等软件，从中抽取布置点，现场设置7 个控制点, 对比现场网络RMK 坐标数据与在DOK获取的数据比较，见表2。

表2 坐标比较

2.4 与常规测量进行比较

传统测量方式，进行常规的调查需要16～30天时间。而无人机倾斜摄影测量作业，时间仅需2天，并且精确度更高，效果更好。所以，两种方法相比，无人机航空测量更良好。比如可以如实反映周边环境的真实情况。让人民从多个角度观察，弥补了常规影像的不足。另外倾斜影像可以进行单张测量。即通过配套软件仪器设施，使得倾斜摄影技术在矿业中广泛科学使用。

3 结论分析

目前，与矿区工程相关的内容设置有关键频率性能的维护、不可查波长的探寻、频率的管量、固定位面的管理、多信号冲击、使用长短不一的拍摄镜头。随着无人机摄像技术的进一步应用，有关无人机周遭镜像的变化也会随之发生改变困难。无人机倾斜摄影技术用于矿区工程中，需要处理繁杂信号的不同干扰、数据之间的误差，做好建设数据的处理与分析。

4 结语

本文对无人机倾斜摄影技术在矿区工程测量中的应用进行评估，依靠无人机倾斜摄影技中的不同操作平台以及流程技术进行设计，对矿区建设的时间、数据采集、分析管理、成像技术进行优化。实验论证表明，人机倾斜摄影技术在矿区工程测量具备极高的有效性。希望本文的研究能够为人机倾斜摄影技术在矿区工程测量应用研究具有借鉴意义。