无人机航测技术在矿山测绘中的应用研究

发表时间:2021/4/8   来源:《工程管理前沿》2020年34期   作者:段玲玲
[导读] 近年来,我国的各行各业建设的发展迅速,我国的无人机航测工程建设的发展也有了进步
        段玲玲
        广州建通测绘地理信息技术股份有限公司广西分公司    530000

        摘要:近年来,我国的各行各业建设的发展迅速,我国的无人机航测工程建设的发展也有了进步。矿产行业作为推动国民经济发展的支柱型产业,其中,矿山测绘作为矿山开采的前提条件,如何保证矿山测绘质量成为了行业热点讨论话题。无人机作为当今一种新型航测技术,相比传统的人工测绘方法,其具有隐蔽性强、机动性好、效率高、操作简单等优势,可以满足大比例尺成图要求。无人机航测技术一套完善的测绘系统,包含了中央处理器、摄像系统、数据传递与接收系统、数据分析系统等,保证了作业精度和效率,在矿山测绘中有很大的发展空间。
        关键词:无人机航测技术;矿山测绘;应用研究
        引言
        随着我国各方面不断的发展和进步,科学技术被运用在很多个领域,就矿山工程测绘作业而言,无人机倾斜摄影测量为其有关操作提供了帮助,其是新时期背景下矿山领域的使用成果。无人机倾斜摄影测量在规划以及实施等方面都有很突出的优势,现阶段已经被广泛的应用在测绘行业,同时在很多复杂的场景被运用,并且都得到了很好的成效。
        1重要性
        在矿山开采过程中,各项工作都会用到地形图。传统的地形图测绘方式大多采用全站仪极坐标法碎部点数据采集、基站RTK或网络RTK碎部点数据采集,需要测绘人员进行实地测量,工作量大,耗时长。矿山的地形复杂,地表采掘,不易行走,测量难度大,矿区有的地方人无法到达。无人机摄影测量飞行高度低,成像分辨率高,起降方便,机动灵活,根据测量任务可搭载不同设备,可一次性完成对矿山的地形、采掘区、矿区建筑物、构筑物等测量,不仅提高了工作效率,同时也避免了安全隐患。随着现代社会科学技术的快速发展,数字航空摄影测量技术在测绘地理信息行业中得到广泛运用。无人机摄影测量技术得到蓬勃发展。现在的无人机航测系统具有较高的影像分辨率,起降方便,根据测量任务可搭载不同设备,操控简单,作业效率高,有助于提高矿产资源调查、地表水及浅层地下水资源探查、地质灾害预警、自然灾害和生态环境评估、城市调查、工程选址土地资源监测、矿产资源评估、国土规划、植被破坏污染范围、水体污染、荒漠化、土地复垦及矿山环境综合治理与防治等的工作效率。无人机摄影测量影像成果能提高水土流失情况、地面塌陷情况、裂缝长度、滑坡位置等判断的准确性。无人机航拍数据绘制成地形图后,设计人员可清楚直观地查看到实时状况,还可以进行坡度和土石方量的计算。
        2无人机倾斜摄影技术的测绘方式
        2.1测绘初期的实地勘察
        利用无人机实施矿山测绘的过程中,有关工作人员要对需要测量的矿山范围实施初步的确定,并且利用无人机试拍来调整拍摄过程中的分辨率,让分辨率处于最好的状态。不仅如此,想要防止矿山信息得到的不全面而造成后面开采工作没有办法顺利实施,一般情况下,矿山拍摄的范围需要比现实的施工范围更大。
        2.2根据实际的数据信息确定航拍路线
        在得到了具体的矿山信息数据后,要将这些信息数据进行全面分析处理。然后再将这些数据导入到无人机控制软件中,并要在具体的无人机控制软件中加入拍摄的分辨率以及拍摄高度等参数,然后通过具体的计算分析确定相应的飞行拍摄路线。
        2.3航拍数据信息的处理
        在进行矿山测绘过程中,相应的工作人员应用无人机倾斜摄影测量技术需要在无人机上加上多角度的传感器,在无人机实施倾斜拍摄的过程中,把获取到的数据实施相应的记录以及整理,通常情况下,具体的工作人员需要收集整理航拍所拍摄的方向以及飞行的方向等数据信息,特别是在使用无人机倾斜摄影技术对矿山测绘后,要将所得的各种数据信息通过专业的软件来处理,并要通过使用航拍所得的信息来构建三维模型,给后面的开采工作提供参考和帮助。


        3无人机航测在矿山测绘中的应用
        无人机航测在矿山测绘中应用,必须要保证航测准备充分,设计好飞行航线、精准布孔像控点,严格控制无人机的航测过程,并对所测图像数据精度进行校核和转换,这样才能够保证无人机航测质量。
        3.1?航测准备
        要保证无人机航测准备工作足够充分,做好航测计划、设备质量检验、相机校验等工作。计划当中,借助GPS定位技术将矿山限位叠加,确定测绘任务范围,掌握矿山的地形情况、矿产分布情况,还要通过前期勘察判定是否存在空中管制,确定无人机平台设计区域,针对可能遇到的紧急事故制定应急预案。在指定位置搭设好飞机运行平台。
        3.2?航线设计
        在矿山测绘分辨率选择中,要结合不同比例尺成图标准以及矿山地形条件、基高比、测图等高距等信息,在确保成像精度满足设计标准基础上,尽可能减少成像周期。相比传统的人机测绘来说,无人机航测设备体积更小,因此电池规格也会缩小,影响了单次航测面积、传感器像幅,如果是采用电驱无人机,因为续航问题可能无法一次性测绘完成,这就要进行分区航测,对矿山测绘区域进行划分。在区域划分中,要保证航测布设与飞行路线保持一致,以航测航高为基准,要求分区地形高差在航高1/6以内,保持航线足够平直的基础上,最大程度上区分跨度,并覆盖整个矿山测绘区。
        3.3?像控点布设
        为了满足无人机航测精度,要严格控制像控点,可以采用直径为60cm的圆形像控点,并用白石灰粉标记像控点。航线间隔控制在1km以内,每隔一个航线布置平高点。如果无特殊情况下,要在航向、旁向6片重叠范围设置像控点,保证像控点共用性。分区重叠部位也要布设像控点,提升像控点利用率。借助RTK设备对每个像控点布置精度进行检测,通过2次测量取均值后作为标准点,确保整体精度。
        3.4?航测
        由于矿山区域风力较大,并且风力会影响最终测绘成像,因此要保持风力不超过4级情况下开展航测工作。在无人机飞行中地面监测站实时观测无人机飞行仰俯角、航向角、横滚角等参数,如果无人机长时间无法校正飞行参数,要立刻召回重新飞行。无人机航测中会生成原始图、图片参数、航线、相片结合图、CNSS数据,这些都会影响最终的测绘质量。要求最终航测结果成像清晰、反差适中、色调柔和、层次分明,在图像放大之后可用肉眼看到矿山地物形象和矿产分布,更好的满足模型标准。
        结语
        无人机摄影测量是地理信息数据采集的一种飞跃,是提升测绘地理信息服务保障能力,是促进测绘地理信息升级的需要,是推进智慧城市建设和应急保障能力建设的重要保障。无人机航拍测绘地形图的生产应用,作业效率比传统测量模式有大幅度提高,加快了测绘产品内、外业数据生产的一体化流程,满足矿山开采测绘任务的需求,为矿山地形图测绘提供了新的技术手段和方向。
        参考文献
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