無(wú)人機(jī)航測(cè)在礦山開(kāi)采區(qū)周邊低效用地調(diào)查中的應(yīng)用研究

丁永慶

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100）

近些年來(lái)，在可持續(xù)發(fā)展的背景下，我國(guó)大力開(kāi)展對(duì)于礦山開(kāi)采區(qū)及廢棄礦山周邊低效用地的調(diào)查工作，并在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化對(duì)其的再開(kāi)發(fā)利用，但從目前來(lái)看，其在實(shí)際實(shí)施的過(guò)程中仍面臨著一定的不利因素，制約著調(diào)查實(shí)施以及再開(kāi)發(fā)利用工作的高質(zhì)量開(kāi)展，基于此，有必要對(duì)其展開(kāi)更加深層次的探索。

1 礦區(qū)周邊低效用地調(diào)查實(shí)施路徑

1.1 項(xiàng)目背景

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，有必要對(duì)工業(yè)區(qū)周邊低效用地再開(kāi)發(fā)工作，這不僅僅是我國(guó)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要內(nèi)容之一，同時(shí)還是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的必要手段。低效用地的調(diào)查和再開(kāi)發(fā)利用工作有著較強(qiáng)的系統(tǒng)性，在實(shí)際推進(jìn)的過(guò)程中涉及到較高的難度以及較廣的范圍。相關(guān)部門在此背景下深刻意識(shí)到了礦山開(kāi)采區(qū)周邊低效用地調(diào)查以及再利用開(kāi)發(fā)的重要性，并積極開(kāi)展對(duì)于存量建設(shè)用地利用潛力的進(jìn)一步挖掘工作，全面構(gòu)建起與實(shí)際情況相適應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制和引導(dǎo)政策，不斷推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，加大對(duì)于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整力度，形成了礦區(qū)周邊低效用地再開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

1.2 技術(shù)路線及工藝流程

（1）技術(shù)路線。在礦區(qū)周邊低效用地調(diào)查方面，其具體的技術(shù)路線為充分對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況展開(kāi)分析，廣泛開(kāi)展對(duì)于各類基礎(chǔ)資料的收集工作，詳細(xì)進(jìn)行低效用地地塊的調(diào)查工作，并將實(shí)地測(cè)量和調(diào)查結(jié)合起來(lái)，深化開(kāi)展對(duì)于低效用地的進(jìn)一步分析以及匯總工作，這樣一來(lái)便能夠完成對(duì)于低效用地土地利用現(xiàn)狀圖的編制工作，并構(gòu)建起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上建立對(duì)其的再開(kāi)發(fā)利用的規(guī)劃方案，并上交至有關(guān)部門進(jìn)行審批。

（2）工藝流程。礦區(qū)周邊低效用地調(diào)查實(shí)施流程如圖1所示。

圖1 礦區(qū)周邊低效用地調(diào)查實(shí)施流程

1.3 調(diào)查內(nèi)容

具體的調(diào)查內(nèi)容便在于其當(dāng)前開(kāi)發(fā)利用的實(shí)際情況，具體涉及到其位置、實(shí)際面積、應(yīng)用途徑、投入產(chǎn)出的水平、承載人工以及環(huán)境狀況等多方面內(nèi)容，要注意的是，當(dāng)面對(duì)用地的時(shí)候還應(yīng)當(dāng)展開(kāi)對(duì)其用水用能情況的調(diào)查工作。

1.4 調(diào)查單元測(cè)繪

為了能夠?qū)?dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)中調(diào)查單元所具有的實(shí)際情況更加準(zhǔn)確真實(shí)地反映和記錄下來(lái)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)于其面積、范圍及具體位置的精確測(cè)繪，相關(guān)工作人員需要靈活使用無(wú)人機(jī)航測(cè)方法展開(kāi)對(duì)其的航測(cè)工作。

立足于外業(yè)調(diào)查的實(shí)際情況，從整體的角度出發(fā)來(lái)掌控測(cè)區(qū)的具體環(huán)境狀況，其基本上涉及測(cè)區(qū)的高低起伏、常年氣候情況以及地物覆蓋情況等等。與此同時(shí)還應(yīng)當(dāng)從測(cè)區(qū)當(dāng)下的實(shí)際情況出發(fā)進(jìn)行相應(yīng)飛行計(jì)劃的制定，布設(shè)足夠的像片控制點(diǎn)，采用網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，選擇地表植被及其它覆蓋物對(duì)成圖影響較小、云霧少、無(wú)揚(yáng)塵（沙）大氣透明度好的時(shí)間段進(jìn)行攝影。航攝時(shí)，即要保證具有充足的光照度，又要避免過(guò)大的陰影。對(duì)航測(cè)的數(shù)據(jù)和像片進(jìn)行預(yù)處理，采用專業(yè)軟件改正相機(jī)畸變差和圖像增強(qiáng)處理，然后進(jìn)行多視角影像聯(lián)合平差、多視角影像密集匹配、像片控制點(diǎn)添加，輸出空三平差報(bào)告，最后進(jìn)行3D建模，生產(chǎn)出DSM、DOM、DLG等數(shù)字產(chǎn)品。

1.5 礦山開(kāi)采區(qū)周邊的低效用地認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)

（1）定性指標(biāo)。①禁止類、淘汰類產(chǎn)業(yè)用地；②不符合安全生產(chǎn)和環(huán)保要求的用地；③“退二進(jìn)三”“退二優(yōu)二”產(chǎn)業(yè)用地；④搬遷關(guān)停的礦山開(kāi)采企業(yè)用地；⑤“畝產(chǎn)效益”評(píng)價(jià)改革“限制發(fā)展類企業(yè)”用地等。

定性指標(biāo)中只要滿足其中一項(xiàng)即可認(rèn)定為低效用地。

（2）定量指標(biāo)。從用地強(qiáng)度和用地效益兩個(gè)方面制定指標(biāo)：容積率、地均投資強(qiáng)度、地均營(yíng)業(yè)收入、地均稅收、單位產(chǎn)值就業(yè)人數(shù)、單位產(chǎn)值能耗、基礎(chǔ)設(shè)施完備度等。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際和調(diào)查數(shù)據(jù)情況選擇定量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別將各定量指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并加權(quán)平均后對(duì)調(diào)查單元進(jìn)行計(jì)算評(píng)估，在調(diào)查區(qū)（或縣級(jí)行政區(qū)）范圍內(nèi)從大到小排序。（注：排序過(guò)程中應(yīng)按照用地分類的不同、產(chǎn)業(yè)類型和行業(yè)類型的不同進(jìn)行分類排序）最終排名靠后（具體比例按本地調(diào)查情況制定）的存量建設(shè)用地即可認(rèn)定為低效用地。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)在礦山開(kāi)采區(qū)周邊低效用地調(diào)查中的具體應(yīng)用

2.1 航線設(shè)計(jì)

工作人員結(jié)合前期外業(yè)調(diào)查的實(shí)際情況，針對(duì)當(dāng)前測(cè)區(qū)的整體環(huán)境展開(kāi)更加直觀全面的掌控，具體涉及到交通狀況、氣候狀況、地物覆蓋情況以及通訊信號(hào)塔等信號(hào)影像源的實(shí)際分布情況。與此同時(shí)，工作人員還應(yīng)當(dāng)立足于測(cè)區(qū)的具體情況進(jìn)行相關(guān)飛行計(jì)劃的制定，然后再根據(jù)飛行員數(shù)量和無(wú)人機(jī)的裝備配置，展開(kāi)科學(xué)合理的任務(wù)分塊分區(qū)工作，并對(duì)與實(shí)際情況相適應(yīng)的起降場(chǎng)地進(jìn)行選取。相關(guān)工作人員在實(shí)際執(zhí)行飛行任務(wù)的時(shí)候，需要盡可能規(guī)避信號(hào)塔及較高障礙物，在對(duì)無(wú)人機(jī)起降場(chǎng)地進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)保障其遠(yuǎn)離人群、不存在明顯的信號(hào)干擾以及視野開(kāi)闊等特點(diǎn)。結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)光照的實(shí)際條件，對(duì)相機(jī)的曝光度展開(kāi)相應(yīng)的調(diào)節(jié)工作，保障相機(jī)具有良好的工作和存儲(chǔ)狀態(tài)，其影像的地面分辨率應(yīng)當(dāng)在20cm以上，為了切實(shí)提升三維模型的實(shí)際效果，其航向同旁向重疊度需要在70%以上。

2.2 像片控制點(diǎn)布設(shè)

其在進(jìn)行像片控制點(diǎn)布設(shè)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)使其能夠在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行均勻布設(shè)，以切實(shí)展現(xiàn)出其良好的檢查作用。像片控制點(diǎn)的目標(biāo)需要在那些不存在遮擋物并且方便辨別的位置進(jìn)行布設(shè)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保障其所布設(shè)的位置地面具有平坦性，不存在明顯的起伏。工作人員應(yīng)當(dāng)確保像片控制點(diǎn)目標(biāo)具有良好的保存條件，以免出現(xiàn)損壞的問(wèn)題，影響后續(xù)工作。除此以外，像片控制點(diǎn)目標(biāo)需要在地面上采用容易辨識(shí)的“L”型或其他標(biāo)記。在編取像片控制點(diǎn)點(diǎn)號(hào)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)按照自然序號(hào)進(jìn)行，并在點(diǎn)號(hào)前冠以字母。工作人員應(yīng)當(dāng)將相應(yīng)的控制點(diǎn)照片留存下來(lái)，以方便內(nèi)業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行辨識(shí)和應(yīng)用，在需要的情況下用文字對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行描述。

2.3 像片控制點(diǎn)測(cè)量

針對(duì)全部的像片控制點(diǎn)都需要對(duì)其獨(dú)立觀測(cè)兩次，在測(cè)量的過(guò)程中需要合理進(jìn)行中央子午線以及源橢球的設(shè)置工作。在開(kāi)展采集工作的時(shí)候應(yīng)當(dāng)達(dá)到固定解。同時(shí)還要將其收斂為mm級(jí)，確保其水平精度以及垂直精度分別在2cm和3cm以下，并在保障其穩(wěn)定性之后便進(jìn)行記錄。其自動(dòng)觀測(cè)個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)在十個(gè)觀測(cè)值以上，工作人員需要加強(qiáng)對(duì)于兩次讀數(shù)坐標(biāo)分量的控制，使其差能夠維持在3cm以內(nèi)，然后再取其平均值。

2.4 數(shù)據(jù)處理及3D建模

（1）數(shù)據(jù)處理。在正式應(yīng)用無(wú)人機(jī)展開(kāi)航拍工作之前，應(yīng)當(dāng)先在eMotion2控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行制定，并完成飛行姿態(tài)的設(shè)置，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)充分立足于本研究的具體精度要求，對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)定工作。在完成對(duì)于各類外業(yè)工作的高效處理之后，便應(yīng)當(dāng)采用Postflight Terra 3D圖像處理平臺(tái)在室內(nèi)實(shí)施針對(duì)高分辨率影像的自動(dòng)化處理工作，這樣一來(lái)便可以生成DEM以及DOM等基礎(chǔ)圖件。

（2）3D建模。本文主要是根據(jù)施工區(qū)域本身的二維數(shù)據(jù)和其高度屬性對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)建，該建模方法的應(yīng)用在獲取總基地面積的過(guò)程中不會(huì)在數(shù)值方面產(chǎn)生負(fù)面影響，與此同時(shí)，其還有著較高的建模效率。通過(guò)ReadJpgGpsTool軟件獲取像片pos信息，在GpsTool軟件中設(shè)置七參數(shù)，把經(jīng)緯度pos信息轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)系下的pos信息。在實(shí)景建模軟件ContextCapture Center中設(shè)置精度參數(shù)，導(dǎo)入無(wú)人機(jī)影像照片，進(jìn)行多視角影像聯(lián)合平差和多視角影像密集匹配，得出空三成果。利用實(shí)景建模軟件，結(jié)合計(jì)算機(jī)性能把空三成果合理分區(qū)塊，進(jìn)行三維立體模型重建。

2.5 精度評(píng)定

在精度評(píng)定方面，通過(guò)使用EBee RTK無(wú)人機(jī)平臺(tái)所得到的影像數(shù)據(jù)，無(wú)論是在高程精度還是在平面精度上，均能夠同相關(guān)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，而且還可以超過(guò)其實(shí)際的精度要求，平面以及高程誤差分別是0.128m以及0.146m。Postflight Terra 3D圖像處理平臺(tái)基礎(chǔ)上所獲取的數(shù)字高程模型以及數(shù)字正射影像圖能夠?yàn)楹罄m(xù)工作的持續(xù)平穩(wěn)進(jìn)行提供良好的數(shù)據(jù)支持[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，無(wú)人機(jī)航測(cè)的有效應(yīng)用能夠提升礦區(qū)周邊低效用地調(diào)查的實(shí)效性，對(duì)于后續(xù)基于調(diào)查報(bào)告開(kāi)展相應(yīng)的工作有著積極的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其的重視，進(jìn)而切實(shí)展現(xiàn)出無(wú)人航測(cè)的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)3D建模將地區(qū)用地更加直觀呈現(xiàn)出來(lái)。