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倾斜摄影测量技术在矿产地质测量中的应用研究

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：冯冲

[导读] 摘要：近年来，倾斜摄影测量技术逐渐兴起，极大地推动了数字地球与智慧城市的建设与发展。

        山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿山东省烟台市莱州市 261442
        摘要：近年来，倾斜摄影测量技术逐渐兴起，极大地推动了数字地球与智慧城市的建设与发展。然而作为一种新兴的技术手段，由于缺乏针对性的质量检查标准及仪器设备性能与数据处理方法水平的限制等，导致其在生产中仍存在一些缺陷。本文对倾斜摄影测量技术在矿产地质测量中的应用进行分析，以供参考。
        关键词：地质勘察测量；倾斜摄影测量技术；研究
        引言
        倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近几年发展起来的一项高新技术，它打破了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，可同时从垂直、倾斜等不同角度对地进行影像采集，不仅能够真实的反映建筑物顶部的信息，同时也能从侧面角度观测到地物的立面信息，获取更为完整的地物对象纹理信息。
        1地质矿产勘查测量
        1.1提高地质矿产勘查测量的必要性
        我国经济发展过程中矿产资源占据比较关键的位置上，随着我国经济快速发展，无法离开矿产资源，只有充足的矿产资源量，才可以确保经济生活水平快速提升。国家快速进步，加大了矿产资源的需求量，给矿产资源勘查带来非常大的困难。目前，大部分产业当中缺乏矿产资源，现如今大部分矿产资源位于较远的地区，开发困难程度大。对目前情况来说，提高地质矿产勘查与找矿技术水平十分重要。随着经济水平的提高，地质工程测量科技有了很大的进步，依然存在未解决的问题。我们要将地质矿产勘查工作当中遇到的问题进行解决，从而更好的展开地质矿产勘查。
        1.2地质矿产勘查测量应用原则
        合理布局原则成矿区的规模普遍较大，而且除了极少数成矿区位于地表较浅的位置以外，大部分成矿区所在位置都是在距离代表较深的位置，因此在地质矿产开发中，为了更合理的对矿产资源进行开发，需要对勘查区域的地质条件进行明确，然后按照之前的工作经验，对地质条件作出科学的判断。另外在对勘查地区地质条件进行明确后，需要对主勘查地点和次要勘查地进行合理选择，从而更好的进行矿产开发工作。
        2倾斜摄影测量
        2.1倾斜摄影测量技术概述
        在进行三维模型建设过程中，摄影测量方式通常是使用数据建模的方式实现。但摄影测量时由于飞行角度和路线的影响，在拍摄过程中会存在漏拍和影响缺失现象，所以在进行航拍过后，需要对特殊地物进行二次补拍，从而获得更加全面的地物信息。但是倾斜摄影数据测量恰巧可以解决上述问题，它能够在测量城市建模的基础上，通过垂直和倾斜五个不同的拍摄角度，全方位真实的反馈地物的具体情况，有效的降低城市拍摄的成本，深深影响影像的精度。倾斜摄影主要的特点是更加真实的反映地物的实际情况，成果模型能进行基础测量工作，是现实场景的等比例复制。倾斜摄影技术成熟，在三维数字城市的应用中，能大幅度减少各行业应用成本。
        2.2倾斜摄影测量技术系统组成
        倾斜摄影测量技术是全球测绘领域的新兴技术，其能同时从1个垂直、4个倾斜等5个不同的角度采集影像，并能够通过纠正、平差与匹配等一系列的处理，进行DSM数据生产制作，从而获得三维建模中必要的建筑物侧面信息，以真实地表达地物的实际场景。倾斜摄影测量系统主要包括影像获取设备和数据处理软件，其中，影像获取设备又包括无人机系统、航向规划软件及相机等，而无人机又由飞行平台、地面控制站、任务装置及发射与回收装置组成。
        2.3倾斜摄影测量原理
        倾斜摄影测量是一种新兴的摄影测量技术，可以从多角度获取地面拍摄的影像［１２－１３］。无人机倾斜摄影的三维建模主要涉及４个关键内容：（１）影像预处理；（２）自动空三：根据均匀分布测区的地面控制点，利用立体测图技术求解算匹配点的平面和高程坐标；（３）密集匹配：匹配多个图像上的相同特征点计算图像之间的空间变换模型。（４）影像拼接：依据计算的空间变化模型，将影像进行拼接，使得同名特征点能够准确叠合。

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        3提高倾斜摄影测量质量的优化方案设计
        方案设计依据与流程，倾斜摄影测量处于高度封闭的自动化工序，人工干预有限，故在优化方案设计时，主要考虑影像数据采集和预处理阶段对其生产实景三维模型最终产品的质量影响，同时需要以具体任务的需求出发，以提高通用化、自动化、高效化为目标，并以最终生成的实景三维模型质量作为判断依据。
        4倾斜摄影测量技术在矿产地质测量中的应用
        4.1确定拍摄范围和拍摄航线
        在应用倾斜摄影测量技术之前，为了避免出现矿产地质测量数据不足或不完整的情况，同时还要保证拍摄影像分辨率合理，需要根据矿产地实际地形面积对技术的拍摄范围进行确定。在对某矿产地质测量中，矿产地形面积为12400m2，属于一个中型矿产，要求拍摄分辨率较高，所以确定拍摄范围为13000m2，选用的无人机类型为多旋翼无人机协助技术拍摄。在确定完拍摄范围后，需要以此为根据制定一份详细的拍摄方案，其中最主要是设计一个合理的拍摄航线。除此之外，通过矿产地三维立体模型来矫正拍摄影像分辨率、确定无人机拍摄高度、图像重叠率等参数设置，为倾斜摄影测量技术的实际应用提供测量依据。
        4.2提取矿产特征数据
        在经过畸变数据矫正、图像光色处理之后，运用DSM高精度自动提取技术提取到与矿产地质有关的纹理特征最佳的图像数据，并且通过计算机将各个角度的图像进行对接，计算出模型中每一面与对应矿产区域的几何关系，单后对其进行不同角度的纹理映射，从而组建一个三维立体的矿产地质模型，最终实现倾斜摄影测量技术对矿产地质的有效测量。
        4.3辅助外勘
        利用倾斜摄影测量模型的直观性、现势性和精确性，设计阶段可以利用模型进行辅助外勘。遇到雨雪不利天气，或者人员不易到达地区，利用倾斜模型可以在室内进行判读，展开对房屋征拆、被交道路沟渠和杆线等工程范围内的调查，提高了工作效率，减小了野外工作风险。经过测算，利用倾斜模型辅助外勘，缩短外勘周期４０％，外业人员减少了５０％，在保证外业质量和精度的前提下，延长了内业设计的时间，为精细化设计提供了保障。
        5倾斜摄影测量技术未来展望
        本文通过研究基于倾斜摄影测量技术下的开发调查研究，该技术能够针对研究区域的相关影像数据资料进行快速精准获取，并且对包含调查区域内的地物详细信息进行构建三维模型，最终土地利用现状情况均能够得到清晰和直观的反应，为城镇低效用地的认定、划定和后续分析提供了详细的基础资料。这一项目主要以昌江黎族自治县的城镇低效用地具体情况为研究区域，运用了倾斜摄影相机进行遥感倾斜摄影采集法、三维建模自动化处理软件、三维建模技术，针对调查地区的具体低效用地情况高效直观的综合展示，也为开发该区域提供了科学依据。随着技术研究的逐步深入运用了遥感技术、无人机技术、多镜头摄影技术、GPS差分定位技术等，达到了智能化、自动化和专业化获取包含土地以及地上建筑物、构筑物等附着物等情况相关信息的需求。
        结束语
        本论文研究了利用倾斜摄影测量技术对困难地区进行大比例尺数字测图，结合实际的工程进行分析，构建了三维模型，分析了常见地物的精度，利用三维模型实现了困难地区的数字测图，证实了该方法在数字测图方面具有一定的应用价值，同时阐述了该技术在设计阶段的实际应用，可以提高外业测图效率，保障测量人员的安全。
        参考文献
        [1]喜文飞,彭仁伟.基于倾斜摄影测量技术的困难地区测图研究[J].北京测绘,2020,34(01):65-68.
        [2]董富强,喜文飞.基于倾斜摄影测量的三维精细建模研究——以睿智五号楼为例[J].测绘与空间地理信息,2019,42(12):65-67+70.
        [3]柳闻仪,高巍,凃道勇,王骏,黄进航.基于倾斜摄影测量技术的变电站土方量计算研究[J].电力勘测设计,2019(11):69-72+76.
        [4]缪玉周.消费级无人机倾斜摄影测量技术在构建城市真三维模型中的应用研究[D].东华理工大学,2018.
        [5]毕研发.倾斜摄影测量技术应用及展望[J].中国新技术新产品,2018(10):105-106.
        作者简介：
        冯冲（1986.08），性别男，籍贯山东枣庄，学历本科，职称助理工程师，研究方向矿山测量。