无人机航测系统在矿山测量中的应用

蒋吉生，史艳兵，洪华德

（中国冶金地质总局湖南地质勘查院，湖南 长沙 410016）

无人驾驶飞机近年来被广泛应用在各个行业当中，其主要是依靠陆地上的指挥设备，完成相对应的指令，在高空中并不需要特殊专用航道就可以完成起飞。无人机航测在实际应用过程中，可以实现对地形图的有效测绘，而且还能够通过红外线技术、电磁波技术等，实现对技术图像的绘制和利用。

1 无人机航测系统在矿山测量中的实际应用

无人机航测原理：通过无线电遥控设备或机载计算机远程控制飞行系统，利用搭载有小型数字相机作为遥感设备，使无人机在一定的空域内飞行，获取高分辨率的数字航片。

图1 矿区无人机倾斜摄影测量三维影像示意图

1.1 项目实例

本文选择湖南省某石矿地形图测绘项目作为具体的案例分析,该矿区面积约1.5Km2[1],通过对实际考察结果进行分析可以看出，该矿区在日常开采过程中，其主要是通过燃爆采矿的方式进行开采，但是由于该矿区的地理位置相对比较复杂。工作人员无法进入到施工现场，同时在岩壁以及岩壁上一些原本存在的天然林木还仍然存在其中，即使是通过无棱镜全站仪也很难对该矿区的实际情况进行探测[1]。如在该项目的实际应用中，测量完后所建设的模型如图1所示，在这一基础上，可以直接在三维模型当中，勾画出相对应的地形图。由于该矿场属于小型矿区，所以只需要半个小时就完成了所有野外数据的采集。在自动建模时，用了一个多小时左右，最终的成果如图2所示。

图2 倾斜摄影测量效果图

1.2 测量的有效控制

在针对测量进行控制的时候，最好是利用GPS和全站仪进行结合的方式，这样能够保证测量的准确性和有效性。同时，要选择一双四等分的GPS控制点，在每一个控制点中都需要进行相对应的加密设置。

1.3 无人机的测量流程

本次无人机航测采用的无人机为大疆旋翼无人机，精灵Phantom 4 Pro，配备1英寸2000万像素CMOS影像传感器以及7组8片全玻璃镜片组成的高解析度镜头。

（1）对航线进行规划。连接好遥控器和平板，在DJI GO 4 APP中进行飞行器检测，设置自动返回点。经检测合格能起飞后退出DJI GO 4，进入航飞软件Pix 4D APP中对测区进行航线设置，选用的航飞范围要适当超出测区范围，一般以50米为好；同时要对飞行高度进行设置，可以在GOOGLE地球上浏览测区的大概高程，航飞高度必须超过测区范围内最高点与起飞点的高差，避免无人机撞机损毁。

（2）选定航飞模式。航线设置好后，通过Pix 4D控制无人机自动起飞并按航线进行数据采集；Pix 4D中可以设置照片旁向重叠度为70%，纵向重叠度为80%。并实时注意无人机采集数据的情况，看是否有影像漏拍的情况，否则需召回无人机重新起飞航测。

（3）像控点的测量。成图比例尺为1：1000时，在测区范围内按700米左右布设一个像控点的原则进行布控；如果测区范围较小，仍需保证测区内有4-5个像控点。像控点周围的地形高差不能太大，尽可能选择一定的平坦区域，避免后期内业处理时刺像控点时引起较大的高程误差。

在针对相片的控制点进行具体设置的时候，需要将1.5m规格的方形喷绘纸作为相片控制点的标志，在这一基础上，需要将其设置成黑白相间的三角符号。在本次航测中，共布设像控点8个，采用RTK进行测量。

（4）数据导出与成图。采用与航飞软件同类型的软件Pix 4D Mapper对影像进行处理，最后利用DEM将数据引入到专业软件中制成正射影像，并对其进行进一步处理，制成最终图像。在针对像点进行坐标测量的时候，要意识到大气折光等一些因素的误差，这样才能够通过自检校平差技术对其进行有针对性的处理。

（5）外业调绘和成果精度检查。在针对外业调绘以及成果精准度进行检查的时候，由于外业调绘主要是在已经打印好的地图上进行。

（6）无人机航测与传统测量的对比。本次航测1.5Km2，通过准备工作、外业的航飞工作、像控点测量、内业成图、外业调绘等步骤，通过两名技术人人员，耗费1天时间，便可形成可供矿山使用的最终地形图。如果该项目采用RTK或全站仪传统测绘方法进行，2名技术人员至少需要20天时间才能完成，并且有些地方无法深入和确保其精准度，所形成的最终地形图可使用性较差。

2 无人机航测系统在矿山测量中的应用优势

（1）有利于提高作业效率。通过无人机航测系统在矿山测量中科学合理的利用，不仅能够从根本上促使工作效率得到有效提升，而且还能够保证数据在采集、整理以及实际应用过程中的效率。

（2）数据精准。无人机航拍图像在实际应用过程中，可以根据实际情况的需求，对自身的比例尺大小进行有效的调整。这样不仅有利于适应各种不同类型矿山的测量工作，而且还能够提供出符合实际要求的影像。

（3）安全可靠。传统作业方法在对矿山进行测量的过程中，为了保证最终成图的可使用性，测绘人员需要进入到一些比较危险的区域，这就会使技术人员面临非常多的危险。但是通过无人机航测方法对矿山进行测量，就可以有效避免这方面问题，可以针对一些无法到达的地区进行有针对性的信息采集，避免了测绘技术人员亲自去涉险，大大提高了工作的安全性。

3 结语

科学技术的不断进步和快速发展，促使无人机航测系统在矿山测量中得到了广泛应用。无人机航测系统的应用，不仅有利于打破传统测量方式的局限性，而且还能够广泛收集矿山现场的各项数据，为测量数据的准确性提供有效保障。通过无人机航测系统，实现科学合理的矿山测量，为矿山地籍调查工作以及开采工作的有序实施提供有效保障。