无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用分析

王生新 李会平 杨磊 陈鹏宇 林士杰

山东鲁邦地理信息工程有限公司 山东 济南 250101

引言

众所周知，测绘结果能为矿山的建设与资源开发提供可靠的数据支持，不仅能有效提高矿山开采的效率，还能为相关单位赢取更多的社会和经济效益，促进整个矿山建设的顺利进行。传统意义上的测绘技术，由于耗费的时间较长、测绘效率低、结果准确度不高而无法满足快速成图的要求，现如今，随着通信技术、无人机技术以及定位技术等先进科技进入了大众视野，倾斜摄影式测量技术也发挥出了自身作用，在矿山测绘中取得了良好的应用成效。

1 无人机倾斜摄影测量技术概述

早期阶段，倾斜摄影技术大多被应用在获取建筑物外部的立面纹理信息上，没有在工程或矿山地形的测量中发挥作用，近年来，随着动态化GPS技术、多元数据和图像融合处理系统等的出现，为倾斜摄影工作中存在的数据处理提供了解决思路，促进了无人机倾斜摄影技术的发展。

顾名思义，无人机倾斜摄影技术，就是借助无人机平台，搭载多个摄像机，按照预设路线来采集测绘区域内的影像信息，这样不仅能从多个角度进行拍摄，将地面物体的情况准确、充分地反映出来，还能有效提高各项信息的精度，其是从垂直型摄影技术的基础上发展而来，有效解决了旧技术中存在的弊端[1]。与此同时，在定位技术、融合技术以及建模技术的联合作用下，能将所采集到的数据信息自动生成相应的三维模型；并按照技术的应用流程，充分使用POS信息、传感器参数、影像数据和航片等，实现对测量相片的合理控制；除此之外，要高度重视对业内数据的处理，加强控制点影像的关联性，结合三运算输出的结果，建立起科学的三维实景模型。由此可见，通过对无人机航空摄影技术的应用，在很大程度上弥补了传统垂直摄影技术无法获取待测目标侧面信息的缺陷，能从多个角度进行测量，全面获取地面各种待测物的信息，为矿山测绘由二维向三维发展打下了坚实基础，推动了社会的进步。

2 无人机倾斜摄影测量作业流程

2.1 准备工作与项目设计

在正式开始进行无人机倾斜摄影测量工作之前，首先，需要收集既有的工作范围、项目特点以及已有控制点等成果资料，并尽可能将这些资料用到实处。其次，再根据项目的实际情况来开展项目设计，工作内容主要包括航速、航高、航线和相机参数等。

2.2 像控点与航空摄影测量

在完成项目准备与项目设计之后，还要开展像控点与航空摄影测量工作，此项工作是整个项目最核心的部分，不仅要保证所布设的像控点均匀分布在整个测区范围内，还要确保像控点的间距和测设的方法都满足相关要求。

2.3 业内处理

在完成像控点和影像的采集后，还要对相片进行预处理，然后借助专业化软件开展空三加密与三维建模工作，并将模型导入相应的采集软件中获取裸眼地籍要素。值得注意的是，上述操作过程中，若是遇到业内难以判断的情况时，要先做好详细的记录，再在现场进行调绘，例如，当一些点位不能确定时，就需要进行实地丈量。

2.4 外业调绘与质量检查

在完成业内采集工作后，还需要进行外业调绘与确认，并对成果质量展开仔细检查，直到检查无误后才能整理提交相关资料。

3 无人机倾斜摄影测量技术的优势

3.1 监测效率高

众所周知，矿山测绘所涉及的范围非常广，所需测绘的数据也很多，若是监测效率不够高，那么不仅会影响到最终的测绘成效，还会给突发事件的快速处理造成不利影响。由此观之，矿山测绘工作对监测效率有着极高的要求，而无人机倾斜摄影技术能有效满足上述要求，其结合了飞行器、全球定位和数码传感器等诸多先进技术，能在很大程度上提高矿山测绘的质量和效率。

3.2 多角度采集信息

顾名思义，所谓垂直摄影技术，指的就是从垂直角度上进行拍摄，这样不仅角度呈现比较单一，且获取数据信息的能力也非常低下。而无人机倾斜摄影技术的出现，极大地改变了上述状况，通过在多个不同的角度上安装摄像头，既能从更多维度观察待测对象，也能获取更多的侧面信息，从而有效突破了垂直摄影自身的局限性。当然，从多个角度采集到的信息，也为后续正式的测绘工作打下了坚实基础，极大地提高了三维测绘成效。

3.3 待测目标的还原效率高

在进行矿山测绘的过程中，还原待测目标是很重要的一项工作，能为后续工作的顺利开展奠定坚实基础。垂直摄影技术，因为拍摄角度的限制，无法全面获取待测目标的侧面信息，所以在很大程度上增加了还原工作的难度系数。而无人机倾斜摄影技术则没有这一困扰，通过采集待测目标顶面与侧面的信息，能从高度、角度等方面将其充分展现出来，极大地提高了还原效率。

4 无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的实践

4.1 在矿山开采规划设计中的应用

在开展矿山开采规划设计工作的过程中，通过对倾斜摄影技术的合理应用，不仅能获取更多高精度的数据信息，还能开展大地测量与制图工作，达到充分优化山体特点的目标，使其和城市规划保持一致性，为后续开采作业提供科学、准确的数据支撑。例如，借助多边形的摄影数据，能合理预估各矿区所需的照明时间，这样为制定出科学的设计方案提供了便利。除此之外，还能通过建模来定量分析矿区内部日光维持的时间，并合理规划山脉之间的间距，有效提高矿山开采的效率。

4.2 影像获取和预处理

在正式开始进行航摄之前，首先需要设定好基本的航向，并在充分掌握无人机现状的基础上，合理分析其性能指标和飞行时间等参数，这样才能确保外业倾斜摄影的顺利开展。与此同时，在航摄过程中，不仅要获得不同倾斜角度的影像资料，还要实现影像的自动拍摄，确保获得的影像资料清晰而全面。除此之外，在采集完区域内的相关数据后，还要做好数据的预处理工作，选择合适的影像，并将其投射到虚拟的影像中，防止地面竖直物体产生的重影给其带来不利影像[2]。

4.3 像片控制测量

在使用无人机倾斜摄影技术进行矿山测绘的过程中，像控点测量是不可或缺的一个环节，能在很大程度上提高最终的测绘效果。由此观之，合理布设测区范围内的像控点就显得尤为重要，尽可能将其布设在那些视野较为明显或者地形无争议的区域。通过开展相片控制测量工作，能在很大程度上提高测绘的精度，其中，布设控制点的注意事项如下：首先，要根据实际的地形地貌来合理划分测绘区域，对于区域外的像控点而言，基本都被布设在轮廓线之外；其次，在选择像控点时，要与区域内的地形地貌有机结合起来，尽可能选择一些容易辨别、没有争议的区域；再次，在山头布设像控点的过程中，要尽可能选择地形起伏较为平缓的区域，能有效提升测量结果的准确性；第四，若是测绘区域中存在大型的建筑物抑或是大面积的水域，将会在很大程度上增加像控点布设的难度[3]。

4.4 空中三角加密处理

在进行矿山测绘过程中，很容易被外界环因素所干扰，比如植被、建筑物等，从而使地面控制点难以满足无人机倾斜摄影的要求，出现盲区等诸多问题，给最终的测绘结果带来严重影响。为了有效解决上述问题，需要对空中三角进行加密处理和矫正，尽可能提高测绘的精度。对于空中三角的加密处理而言，主要通过建立相应的外方位元素，增加预算的准确度，并结合有关软件来减少外界因素的干扰，增加测量结果的可靠性。

4.5 三维建模和数据采集

众所周知，在进行矿山测绘的过程中，要想获取准确的数据信息，就需要构建好矿山地形的三维模型，这样便于后续为后续相关工作提供有效的数据支持。在构建三维数据模型的过程中，必须对多角度的倾斜影像进行校正、联合以及匹配等操作，这样才能获得更加准确的三维倾斜式模型。与此同时，在建好模型后，要借助数据处理软件来获取区域中地貌和地物的数据信息，其中，数据采集的内容如下所述。第一，手动采集地物的相关要素，即采取手动的方式来采集测区中各像控点的数据信息，抑或是有效提取建筑物的轮廓等。第二，实现对地貌三维信息的自动化提取，主要包括等高线采集、高程标注点等，然后人工再使用软件对其展开整合处理。第三，在解决地物遮挡相关问题时，要对影像中被遮挡的区域进行补充测量，并确保整体测量数据的准确性。值得注意的是，在采集数据信息的过程中，要根据地形图的比例来明确等高距以及高程标注点的疏密等，保证最终的测绘质量。

4.6 外业调绘与补测

众所周知，在使用无人机倾斜摄影技术进行航空拍摄的过程中，不可避免地会出现一些拍摄盲区，无法准确获取那些建筑物遮挡以及植被茂盛区域的影像。因此，需要及时将上述区域准确标注出来，并对其展开外业调绘与补测。

4.7 测绘数据处理

在结束矿山测绘工作之后，还要借助多视图、多维重建等技术来对影像进行处理。首先，将数码影像导入相应的软件中，自动生成高质量的正射影像图，并构建出高分辨率、高精度的三维模型；其次，在导入相片之后，可以使用计算机技术有效缩短数据处理的时间，通过在多台计算机上运行，在作业队中进行关联，得到准确的实景模型。

5 无人机倾斜摄影测量技术未来的发展前景

经过对无人机倾斜式摄影技术在矿山测绘中的实践分析，发现此技术不仅能快速、准确地获取测绘区域中的影响资料，还能调查其中的一些地物信息，这样不仅便于三维模型的构建，还能制定出科学、合理的矿山开发方案，为后续矿山建设提供可靠的数据信息。

测绘技术未来会不断朝着数字化的方向发现，无人机倾斜式摄影技术也不例外，将智能化系统应用到测绘工作中，相关人员根据工程的实际情况制定工作方案，这样既可以提高测绘的效率和质量，也能在很大程度上减少操作人员的压力，达到优化工作程序的目标。在开展矿山测绘工作时，通过对无人机倾斜式摄影技术的合理应用，能将其中智能化系统所具备的作用充分发挥出来，快速收集所需的数据信息，并对其进行检测，若是发现数据的误差较大，就要及时给予提示，这样方便操作人员做好核实工作，从而最大限度地保证数据准确性和可靠性，为后续的工程建设打下坚实基础。

6 结束语

综上所述，随着社会经济的飞速发展，科学技术也取得了极大进步。在进行矿山测绘的过程中，无人机倾斜式摄影技术得到了广泛应用，其不仅能有效扩大数据信息采集的范围，还能保证测量结果的准确度，为整个测绘工作的顺利开展奠定了坚实基础。在正式开展测绘工作时，需要根据矿区的实际情况来制定合理的无人机航行路线，并保证像控点的布设符合相关要求，这样才能实现数据与信息的全面采集，从而最大限度地提高数据处理成效。