無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

吳少燕，鄒思萌

（江西省煤田地質(zhì)局測(cè)繪大隊(duì)，江西 南昌 330000）

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)包含垂直攝影技術(shù)和傾斜攝影技術(shù)兩個(gè)方面，后者有效的改善了垂直攝影無(wú)法獲得更多方位信息的弊端，逐步實(shí)現(xiàn)了多角度獲取測(cè)繪區(qū)域信息的目的，顯著的提高了測(cè)繪精度[1]。與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)具有精度高、周期短的優(yōu)勢(shì)，因此逐漸應(yīng)用于各行業(yè)中。鑒于此，本文以無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)為例，簡(jiǎn)要的講述其在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)基本原理

圖1 傾斜攝影測(cè)量在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用流程圖

與無(wú)人機(jī)垂直航空攝影測(cè)量技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多角度拍攝測(cè)繪區(qū)域的目的，能夠更加全面的獲取測(cè)繪區(qū)域航拍影像數(shù)據(jù)資料，逐步實(shí)現(xiàn)了地面三維信息的獲取，促進(jìn)了礦山測(cè)繪由二維向三維的轉(zhuǎn)變。由于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)獲取了測(cè)繪區(qū)域側(cè)面的信息，有效降低了測(cè)繪盲區(qū)出現(xiàn)概率，提高了測(cè)量精度[2]。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量以無(wú)人機(jī)為平臺(tái)，搭載了多臺(tái)無(wú)棱鏡實(shí)現(xiàn)多方位拍攝工作，這是由于無(wú)棱鏡可以根據(jù)測(cè)繪區(qū)域地形地貌特征等調(diào)整曝光周期等。無(wú)人機(jī)清晰攝影技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用較為廣泛，逐漸形成了一套完整的技術(shù)流程，詳見(jiàn)圖1。

2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

與無(wú)人機(jī)垂直攝影技術(shù)以及其他測(cè)繪技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：①無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多角度、多方位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)拍攝的目的，促進(jìn)了礦山測(cè)繪由二維向三維轉(zhuǎn)變，為實(shí)現(xiàn)智能化礦山奠定了基礎(chǔ)；②具有分辨率高的優(yōu)勢(shì)，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)采用了多個(gè)無(wú)棱鏡頭，實(shí)現(xiàn)了多角度、多方位拍攝的目的，有效的彌補(bǔ)了垂直攝影僅能獲取垂直影像的弊端，提高了影像資料的分辨率和精度；③降低了測(cè)繪盲區(qū)的出現(xiàn)概率，垂直攝影技術(shù)受地形地貌以及垂直攝影影像，在測(cè)繪過(guò)程中往往出現(xiàn)較多測(cè)繪盲區(qū)，而無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)有效的改善了上述弊端；④具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲取較大面積的影像資料，減少了的大量測(cè)繪人員外業(yè)工作量，縮短了測(cè)繪周期，降低了測(cè)繪成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)意義。

3 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

設(shè)備儀器及數(shù)據(jù)采集:本文所使用的無(wú)人機(jī)型號(hào)為HO1300無(wú)人機(jī)，攝像機(jī)采用南方測(cè)繪生產(chǎn)的數(shù)字航空攝影相機(jī)，搭載其他輔助系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)繪區(qū)域地形地貌變化特征，將本次測(cè)繪區(qū)域劃分為兩個(gè)飛行子區(qū)，拍攝時(shí)間為7月至8月，設(shè)計(jì)飛行高度，子區(qū)1為350m，子區(qū)2為300m，旁向重疊度均為60%，航向重疊度均為70%。本次攝影采用傾斜攝影方式，即無(wú)人機(jī)飛機(jī)搭載了垂直方向以及其他4個(gè)傾斜角度的攝像機(jī)。為了提高了攝影數(shù)據(jù)精度能夠滿足礦山測(cè)繪要求，本次設(shè)置地面像控點(diǎn)密度為3個(gè)每平方公里。在完成飛行計(jì)劃編制后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)繪區(qū)域的原始數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集過(guò)程中應(yīng)及時(shí)檢查影像數(shù)據(jù)質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，對(duì)于不滿足需求的影像數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)重拍，直至精度要求滿足礦山測(cè)繪精度要求為止。原始數(shù)據(jù)一般包括測(cè)繪區(qū)域的影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)以及地面相控?cái)?shù)據(jù)等。

空中三角加密測(cè)量:在獲取礦山測(cè)繪區(qū)域影像資料后，需要進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理，包括影像資料的畸變糾正、旋轉(zhuǎn)、增光勻光等處理。完成上述操作之后開(kāi)展空中三角加密測(cè)量，這是由于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)雖然有效的改善了無(wú)人機(jī)垂直攝影技術(shù)僅能夠獲取垂直方向影像資料的缺陷，實(shí)現(xiàn)了多角度、多方位拍攝測(cè)繪區(qū)域影像數(shù)據(jù)的目的[1，2]，獲取的影像數(shù)據(jù)信息更加全面，降低了測(cè)繪區(qū)域測(cè)繪盲區(qū)出現(xiàn)概率，但是無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)不可避免的受高大樹(shù)木、建筑物等影響而出現(xiàn)攝影盲區(qū)，此時(shí)需要進(jìn)行空中三角加密測(cè)量，才能夠通過(guò)航拍過(guò)程中自動(dòng)存儲(chǔ)的POS數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，生產(chǎn)出精度更高的礦區(qū)成果資料。

點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取:由于傾斜攝影測(cè)量獲取的影像數(shù)據(jù)包含了垂直方向和傾斜方向的影像數(shù)據(jù)，因此，單一的影像數(shù)據(jù)模式不能滿足數(shù)據(jù)解算的基本需求，還需要進(jìn)行多視角、多方位上的計(jì)算問(wèn)題，此時(shí)需要進(jìn)行多視角聯(lián)合空中三角加密測(cè)量。在完成多視角聯(lián)合空中三角加密測(cè)量的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)連接點(diǎn)提取、自由網(wǎng)平差、糾正、區(qū)域網(wǎng)平差等處理，進(jìn)一步生產(chǎn)出密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的提取、合并、優(yōu)化等處理，并經(jīng)過(guò)航拍過(guò)程中自動(dòng)存儲(chǔ)的POS數(shù)據(jù)的外方位元素，采用特制匹配的方式獲取高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而輸出高密度DSM數(shù)據(jù)等，為建設(shè)三維礦山地形提供基礎(chǔ)資料。

礦山地形圖生成:無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在礦山大比例尺地形圖的測(cè)量方面，礦山測(cè)繪任務(wù)類型較多，但無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用較為局限，主要為礦山大比例尺地形圖的測(cè)量工作。在密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取之后，根據(jù)礦山測(cè)繪之前分割的子區(qū)塊進(jìn)行地形信息的提取處理。由于無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)擁有較高的自動(dòng)化程度，因此在地形信息獲取過(guò)程中可依靠計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)自動(dòng)處理，顯著的提高了地形信息獲取效率。在實(shí)現(xiàn)地形信息數(shù)據(jù)自動(dòng)生成后，根據(jù)礦山需求比例尺要求手動(dòng)采集其他信息。對(duì)生成的地形圖及時(shí)核查，對(duì)于有錯(cuò)誤的區(qū)域及時(shí)進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)測(cè)及修測(cè)工作，直至地形信息無(wú)誤為止。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在礦山大比例尺地形圖測(cè)繪中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，顯著的減少了測(cè)繪人員外業(yè)工作量，提高了測(cè)繪效率，降低了測(cè)繪成本。將無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于礦山測(cè)繪，明顯的提高了測(cè)量精度，為礦山建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。此外，傾斜攝影技術(shù)獲取的影像數(shù)據(jù)含有三維信息，為建設(shè)三維礦山以及智能化礦山奠定了基礎(chǔ)。