露天礦山測繪中無人機(jī)航測的應(yīng)用研討

蘭舜涯

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

依托無人機(jī)進(jìn)行航空測繪的技術(shù)便是無人機(jī)航測。露天礦山測繪有著極高的嚴(yán)謹(jǐn)性、系統(tǒng)性要求，引入無人機(jī)航測開展此項(xiàng)工作的測繪工作，能夠取得更佳的測繪效率與質(zhì)量。而在具體測繪過程中，相關(guān)人員需要明確無人機(jī)航測自身特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上以礦山具體情況為根據(jù)合理設(shè)定應(yīng)用方法，最大限度發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢與價(jià)值，確保最終測繪成果的精確性。

1 無人機(jī)航測定義及優(yōu)勢

1.1 無人機(jī)航測定義

圖1 無人機(jī)航測技術(shù)工作流程

無人機(jī)航測具有相當(dāng)高的智能化程度，且作業(yè)能力突出。高度適中的情況下開展飛行作業(yè)，飛行中的景象依托設(shè)備上高品質(zhì)分辨相機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行拍錄，并在自身換算及分析系統(tǒng)的作用下分析測算遙感影像，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息形式后向終端設(shè)備反饋，能將更全面、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息便捷的提供給使用者使用，系統(tǒng)化了解無人機(jī)行駛地形[1]。目前，無人機(jī)航測在我國測量大部分領(lǐng)域中發(fā)揮了至關(guān)重要的應(yīng)用價(jià)值，前期勘測地形的效率大幅度提升。而在露天礦山測繪中應(yīng)用無人機(jī)航測時(shí)，基本上是以踏勘測區(qū)、布設(shè)像控點(diǎn)、基本控制測量、航空測量及影像采集等方面為主，下圖1 呈現(xiàn)了無人機(jī)航測的工作流程。

1.2 無人機(jī)航測優(yōu)勢

就無人機(jī)航測的優(yōu)勢而言，具體體現(xiàn)在下述四個(gè)方面：其一，操作便捷。露天礦山測繪中，相對于傳統(tǒng)測繪手段而言，無人機(jī)航測便捷性更強(qiáng)，無需人員實(shí)時(shí)監(jiān)控，且攝影設(shè)備運(yùn)輸中有著更大的空余空間，能夠穩(wěn)步提升露天礦山的測繪水平；其二，測繪效率高。露天礦山測繪中應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)時(shí)，具備著與相關(guān)部門控制標(biāo)準(zhǔn)相符合的飛行高度，所以測繪期間無需將飛行許可申請?zhí)峤恢料嚓P(guān)部門，簡化了這一環(huán)節(jié)后，可促進(jìn)測繪效率根本性的提升；其三，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性高[2]。露天礦山測繪中應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)，能取得精準(zhǔn)性更高的測量數(shù)據(jù)，且影像數(shù)據(jù)資料也有著極高的分辨率，按照不同比例尺轉(zhuǎn)化為圖像之后，能將更全面、科學(xué)的數(shù)據(jù)服務(wù)提供給測繪工作的開展；其四，應(yīng)急能力強(qiáng)。無人機(jī)航測用于航拍期間，能夠應(yīng)急處理各類突發(fā)情況，為航測工作開展的穩(wěn)定性提供保障。同時(shí)，起飛與降落中的無人機(jī)，無需太大的場地面積，能減少露天礦山測繪中的成本支出。

2 露天礦山測繪中無人機(jī)航測的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目任務(wù)概況

首先，采集數(shù)字線劃圖。數(shù)字線劃圖的比例一般是1 ：2000和1 ：5000 ；其次，數(shù)字影像圖的采集中要確定為正射影像；再次，以工作礦區(qū)為對象進(jìn)行地形地質(zhì)圖的繪制；最后，驗(yàn)證無人機(jī)航攝系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的精度。實(shí)踐操作中，需要提前進(jìn)行部分地面控制點(diǎn)的確立，細(xì)化調(diào)整無人機(jī)搭載數(shù)碼相機(jī)的精度，確保與數(shù)據(jù)采集精度要求相符合，完成這一工作后即可利用無人機(jī)開始攝影[3]。值得一提的是，在實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)測繪中應(yīng)用相機(jī)的標(biāo)定結(jié)果，能夠更準(zhǔn)確的評估無人機(jī)攝影精度水平。

2.2 搜集數(shù)據(jù)資料

正式實(shí)施開采工作前，還應(yīng)當(dāng)搜集開采需求的露天礦山的結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境等數(shù)據(jù)資料。無人機(jī)航測技術(shù)屬于信息時(shí)代的新興技術(shù)，在數(shù)據(jù)資料搜集方面呈現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢。如在測繪礦山地貌時(shí)，依托無人機(jī)航測技術(shù)能夠取得準(zhǔn)確而又詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，建立在這些數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上開采礦山時(shí)，能夠大幅度提升作業(yè)質(zhì)量及效率。

2.3 航線設(shè)計(jì)

礦山測繪中選擇分辨率時(shí)，需對礦山地形條件、不同比例尺成圖標(biāo)準(zhǔn)、基高比及測圖等高舉等信息展開綜合分析，確保成像精度能與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符合，以此促進(jìn)成像周期的減少。與傳統(tǒng)人際測繪相比而言，無人機(jī)航測有著更小的設(shè)備體積，相應(yīng)的也會(huì)縮小電池規(guī)格，會(huì)對單次航測面積與傳感器像幅構(gòu)成影響[4]。選用的無人機(jī)如果為電驅(qū)型，整個(gè)測繪作業(yè)在其續(xù)航的影響下需要分多次進(jìn)行，此時(shí)也就有必要合理劃分露天礦山測繪區(qū)域。而在劃分區(qū)域時(shí)，要確保航測布設(shè)與飛行路線之間的一致性，參照航測行高，控制分區(qū)地形高差不超過杭高的1/6，在維持平直航線的前提下，圍繞跨度展開最大程度的區(qū)分，同時(shí)將礦山測繪區(qū)全部覆蓋在內(nèi)。

2.4 確定飛行方式

無人機(jī)航測中，三角測量法屬于一種核心技術(shù)，其具體應(yīng)用需要建立在數(shù)碼影像偏小、待測繪區(qū)域內(nèi)地面控制點(diǎn)不多的前提下，通過處理和計(jì)算礦山影像對應(yīng)的加密點(diǎn)坐標(biāo)和外方位元素，確保最終能夠取得最佳效果的測量結(jié)果。工作人員在分析測繪成果精度時(shí)，需要密切結(jié)合航測中出現(xiàn)的定向點(diǎn)中誤差與最大誤差，通過計(jì)算獲取評查結(jié)果，并以此為根據(jù)計(jì)算無人機(jī)應(yīng)用中的飛行高度。在選擇無人機(jī)的飛行方式時(shí)，為了將礦山測繪特點(diǎn)及需求滿足，一般都采取低空飛行，此類飛行方式相對于其他飛行方式而言，包含下述兩方面的優(yōu)勢：一方面，低空飛行即便是面對惡劣、復(fù)雜的礦山地形環(huán)境，也能為無人機(jī)航測提供有效性保障，且最終能夠獲取精準(zhǔn)、科學(xué)的測繪數(shù)據(jù)結(jié)果；另一方面，低空飛行能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控礦山開采工作，能向監(jiān)管部門實(shí)時(shí)反饋拍攝的現(xiàn)場開采情況，可以有效保護(hù)資源，且能將盲目開采或其他問題規(guī)避。

2.5 像控點(diǎn)布設(shè)

通過像控點(diǎn)的嚴(yán)格控制，能夠促進(jìn)無人機(jī)航測精度的提高。具體而言，選擇60cm 直徑的圓形像控點(diǎn)，同時(shí)像控點(diǎn)處用白石灰粉加以標(biāo)記?？刂坪骄€間隔維持在1km 左右，每個(gè)航線之間進(jìn)行平高點(diǎn)的布置。無特殊情況時(shí)，航向、旁向兩旁重疊范圍內(nèi)也要進(jìn)行像控點(diǎn)的設(shè)置，確保共用性[5]。同時(shí)，也要將像控點(diǎn)設(shè)置在分區(qū)重疊部位，促進(jìn)像控點(diǎn)利用率的提升。通過RTK 設(shè)備的運(yùn)用，檢測各個(gè)像控點(diǎn)布置精度，反復(fù)測量2 次并取均值當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，以此為其提供整體性的精度保障。

2.6 航測

露天礦區(qū)一般都有較大的風(fēng)力，難免會(huì)對最終測繪成像構(gòu)成影響，所以航測工作的開展需建立在不超過4 級風(fēng)力情況的前提下。地面監(jiān)測站需要對飛行中的無人機(jī)航向角、仰俯角、橫滾角等參數(shù)實(shí)時(shí)觀測，一旦長時(shí)間難以將無人機(jī)飛行參數(shù)校正，需即刻將其召回。無人機(jī)航測中，會(huì)生成能夠影響最終測繪質(zhì)量的原始圖、相片結(jié)合圖、航線、圖片參數(shù)等。所以，有關(guān)最終航測結(jié)果方面，需要滿足成像清晰、層次分明、色調(diào)柔和等要求，且要保證放大圖像后的礦山地物形象及礦山分布僅通過肉眼即可看到。

2.7 處理礦山測繪圖像

要想為礦山測繪提供更高精準(zhǔn)度保障，有必要處理礦山地質(zhì)圖像，提高攝影測量的質(zhì)量，這也就要求加固無人機(jī)，以免無人機(jī)拍攝頭在拍攝過程中出現(xiàn)位移或松動(dòng)的情況[6]。而為了將預(yù)期的礦山測繪效果達(dá)成，在后期處理拍攝的圖像時(shí)，需要聯(lián)合其他多項(xiàng)圖像處理技術(shù)，將圖像中干擾項(xiàng)逐一去除。下表1 展示了礦山測繪圖像處理綜合信息。

表1 露天礦山測繪圖像處理信息綜合表

根據(jù)上表1 能夠得知，礦山地質(zhì)勘查中，利用無人機(jī)航測技術(shù)捕捉航拍圖像，能夠高精度處理拍攝到的圖像，且此類圖像是測繪礦山的關(guān)鍵基礎(chǔ)。無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用，能促進(jìn)礦山地質(zhì)勘查精度、速度回轉(zhuǎn)的大幅度提升，在相關(guān)軟件工具的應(yīng)用下開展礦山測繪填圖，能將礦山整個(gè)工作區(qū)測繪成果獲取。

上文分析的基于無人機(jī)航測技術(shù)的露天礦山測繪中，能將礦山測繪需求更全面地滿足，可將綜合化、規(guī)范化及智能化航測技術(shù)供于專業(yè)技術(shù)及管理人員使用，同時(shí)能為政府及社會(huì)搭建與地質(zhì)工作間的溝通橋梁，將科學(xué)合理的地質(zhì)科學(xué)依據(jù)供于政府決策、重大工程建設(shè)、礦山建設(shè)布局、礦山地質(zhì)資源利用開發(fā)、災(zāi)害防治及生態(tài)環(huán)境保護(hù)，有利于礦山發(fā)展管理水平的大幅度提升，進(jìn)而為礦山發(fā)展提供協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性保障。

3 結(jié)語

綜上所述，作為信息科技時(shí)代產(chǎn)物之一的無人機(jī)航測技術(shù)，在現(xiàn)代測繪行業(yè)中逐步顯露了其他技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢，能將有力的技術(shù)支撐提供給礦區(qū)地質(zhì)地形繪制、開采常規(guī)監(jiān)測及礦山地質(zhì)災(zāi)害航測等工作的開展。依托該技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)，擁有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)人工測繪的精準(zhǔn)度，且內(nèi)容更加豐富，最終測繪的影像能更準(zhǔn)確地反映礦山地質(zhì)地貌。