無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中的應(yīng)用

劉映

（湖州中核勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，浙江 湖州 313000）

摘要：礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在礦區(qū)開采中，首先受到制約的因素是開采區(qū)的地質(zhì)地貌、土壤基層、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)環(huán)境條件。通過外業(yè)無人機(jī)航飛獲取高分辨率遙感影像，開展無人機(jī)航測遙感影像處理、解譯研究，得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，對(duì)全面治理、研究和保護(hù)礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境具有非常重要的意義。實(shí)踐研究表明，無人機(jī)航空攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中，具有明顯的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；航空攝影測量技術(shù)；地質(zhì)環(huán)境

無人機(jī)航攝系統(tǒng)，是以無人機(jī)為飛行平臺(tái)，利用高分辨率相機(jī)獲取遙感影像，它具有體積小、機(jī)動(dòng)靈活、快速高效、作業(yè)成本低、使用范圍廣、操作維護(hù)簡單等特點(diǎn)，在獲取小區(qū)域高分辨率影像方面具有明顯優(yōu)勢。隨著輕型低空無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和無人機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷成熟，把無人機(jī)飛行航拍攝影技術(shù)與對(duì)礦山地區(qū)的地質(zhì)測量技術(shù)相互結(jié)合在一起，能夠解決礦山區(qū)環(huán)境多樣化的局限性，利用遙感技術(shù)進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理已成為發(fā)展趨勢。

1 現(xiàn)階段無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)階段，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字航拍儀在尺寸、重量，以及材料的選用上也都有了較大的改進(jìn)，特別是數(shù)碼拍攝機(jī)器的分辨率也越來越高，把這種攝像技術(shù)裝載在航拍飛行測量器上，能夠獲得較高清晰度和分辨率的影像和數(shù)據(jù)。同時(shí)，無人機(jī)在面對(duì)現(xiàn)場不同的地質(zhì)環(huán)境條件和變化能夠通過遙感控制做出快速的反應(yīng)及應(yīng)對(duì)措施，完成人工駕駛和人工測量所不能完成的任務(wù)，同時(shí)，對(duì)于有危險(xiǎn)隱患的地質(zhì)環(huán)境也能夠較大幅度的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

2 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用及技術(shù)重點(diǎn)

2.1無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的實(shí)際操作流程

通過無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)對(duì)現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的測量和分析，同時(shí)，進(jìn)行網(wǎng)格數(shù)字化的控制點(diǎn)和控制量的測量。通過對(duì)區(qū)域內(nèi)在網(wǎng)格上顯示的坐標(biāo)來計(jì)算出需要加密的區(qū)域和位置，完成系統(tǒng)化的數(shù)字影像測量圖，數(shù)字信息網(wǎng)格圖，數(shù)字模型圖等，并結(jié)合外業(yè)調(diào)繪的信息達(dá)成最終的一個(gè)完整數(shù)據(jù)在圖紙上呈現(xiàn)。無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)數(shù)字通信結(jié)構(gòu)圖如圖1：

2.2無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的技術(shù)重點(diǎn)

①無人機(jī)航空拍攝技術(shù)。主要是采用飛機(jī)搭載無人攝像系統(tǒng)所完成的，通過對(duì)航空攝影圖像的選用及項(xiàng)目規(guī)劃所涉及到的地形圖進(jìn)行對(duì)比，獲取對(duì)現(xiàn)場環(huán)境和地質(zhì)條件的更為真實(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。

②像控點(diǎn)測量技術(shù)。像控點(diǎn)的測量布設(shè)采用兩種方法，一是在四等GPS控制點(diǎn)上布設(shè)地標(biāo)，二是利用航片進(jìn)行刺點(diǎn)。在無人機(jī)航攝系統(tǒng)進(jìn)行航空攝影當(dāng)日，在四等GPS控制點(diǎn)上布設(shè)9個(gè)地標(biāo)點(diǎn)。在完成航空攝影后，選刺像控點(diǎn)時(shí)按航向間兩相鄰控制點(diǎn)的間隔跨度不超過6-7張影像，旁向間兩相鄰控制點(diǎn)的間隔跨度不超過3條航線，共計(jì)布設(shè)209個(gè)像控點(diǎn)。

③空三加密技術(shù)。由于無人機(jī)搭載的相機(jī)是非量測相機(jī)，所以在進(jìn)行空三加密前必須對(duì)原始的影像進(jìn)行畸變糾正，然后再進(jìn)行自由網(wǎng)平差。在自由網(wǎng)平差過程中，通過剔除粗差和精細(xì)匹配，調(diào)整同名像點(diǎn)的精度，確保同名像點(diǎn)誤差均小于半個(gè)像素值，同時(shí)檢查測區(qū)中同名像點(diǎn)的分布情況，使其均勻分布，并在連接不好的區(qū)域手動(dòng)添加連接點(diǎn)，保證模型間有足夠的連接強(qiáng)度，最后進(jìn)行該測區(qū)的區(qū)域網(wǎng)平差，無人機(jī)高精度測繪全流程圖如圖2：

④DOM、DEM制作。利用像素工廠Pixel Factory進(jìn)行彩色正射影像圖的制作，該系統(tǒng)直接利用前期的空三成果生成立體模型，輸出若干塊塊狀的數(shù)字正射影像，將這些塊狀影像勻光調(diào)整后（保證后期制作的DOM影像顏色均勻、無較大色差），像素工廠即可自動(dòng)生成高分辨率的數(shù)字地表模型（DSM），并將其自動(dòng)過濾得到數(shù)字高程模型，由DSM、DEM自動(dòng)生成拼接線，利用DEM對(duì)原始影像進(jìn)行正射糾正，由拼接線對(duì)整個(gè)測區(qū)的正射影像進(jìn)行無縫無變形的拼接，參考前期勻色制作的影像快視圖，將整個(gè)拼接好的影像進(jìn)行自動(dòng)勻色，即可完成DEM、DEM的制作，之后就可按照要求的標(biāo)準(zhǔn)分幅大小進(jìn)行影像的裁切、整飾并出圖。

⑤全數(shù)字化立體測圖 。全數(shù)字化立體測圖采用適普的VirtuoZo NT全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)完成，采用空三成果所恢復(fù)的立體模型進(jìn)行測圖，之后進(jìn)行立體模型套合抽樣檢查，并通過DLG與DOM疊合，采用3D模塊檢查地物與高程一致性，檢查平面與高程是否有異常及突變的地方，并返回立體模型下重新采集并核對(duì)。

結(jié)論：綜上所述，航測成果不受地形條件的限制，精度均勻，對(duì)微地貌的表示比較逼真，可以從整體上提高地形圖的精度。在收集以往地形、影像、地質(zhì)災(zāi)害以及煤礦開采等資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合無人機(jī)航飛獲取高分辨率遙感影像，準(zhǔn)確的完成礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作，極大地推進(jìn)了地質(zhì)測量技術(shù)的發(fā)展，有力地提高了地質(zhì)測量的精確度和測量速度。

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