浅谈无人机在矿山测绘中的应用
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价值工程
0引言
露天矿山的地形复杂,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,可一次性完成对露天矿山的地形、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。1无人机测绘技术的优点
1.1数据获取周期短
采用无人机测绘技术,多是低空飞行获取影像数据,
避免了卫星航空技术受天气条件的限制,以及常规航空技
术需要办理空域飞行申请的客观条件限制,能够有效保证
数据采集的时效性,极大缩短数据获取周期。1.2操作灵活
无人机技术在多年发展中已经朝多功能化、集成化法
向发展,无论是从技术层面还是使用便捷层面,无人机航
测相比人工测绘均有很大的优势。如今无人机设备体积更
小,携带和操作更加方便,可以根据露天矿山测绘要求更
换功能模块,从而更好的满足测绘要求。1.3数据分辨率高
无人机低空飞行一般不高于地面1000m,甚至还可
以在距离地面200m左右飞行,通过机身携带的高分辨率
数码相机,可以获取较高分辨率的影像数据,并且提高数
据获取的准确性和及时性,满足比例尺测图精度及监测
要求。1.4应急性强
露天矿山测绘工作中存在很多的繁琐环节,难免遇到
测绘中的不确定因素,此时就要做好应急工作。常规的人
机航测中,受到露天矿山的多方因素影响,一旦发生了应
急情况,往往无法第一时间采取应对措施,造成人员、资金等损失问题。而应用无人机航测技术,在面对应急情况处
理有着更加优异的表现,优于无人机是远程操控、隐蔽性
强,遇到紧急情况可以快速撤离,大大降低了人、财、物的
损失,还可以节省空间成本。1.5飞行控制自动化
现阶段,无人机飞行控制系统已经可以做到根据图像
上指定点位飞行,并且在电量低于预设值或达到用户自行
设置的电量值时自动返航,实现全程飞行自动化。2无人机航测系统构成
无人机航测系统主要包含:无人机起飞平台、飞行控
制系统、数码相机、地面站、无线通信、地面数据处理系
等。飞行平台采用了无人机设备,控制系统采用专业的微
型无人机控制系统,摄像系统搭载高像素、高分辨率数码
单反相机,在无人机飞行过程中,飞行控制系统控制相机
快门实现定点曝光,采用固定光圈确保物镜畸变参数更
加统一。为了提升露天矿山测绘效率、实现安装生产目
标,要做好无人机航测设计工作,采集1:2000数字线划
图,对无人机航测系统进行试飞验证矿山数据采集精度。
除了要做好无人机航线设计和数码相机调整,还要在地
面上指定位置设置控制点,通过区域网空中三角测量自
检方法,计算出系统误差根源,对像点位置坐标值进行修
正,确定内方位元素、物镜光学畸变数值,保证相机标定
精度,将标定结果应用到无人机航测系统中,这样即可借
助无人机航测系统在区域大比例尺地形图中采集高精度
数据信息。3无人机在矿山测绘中的实际运用
3.1技术设计
技术设计阶段需要了解测区的地理位置情况,收集矿
区基础资料,如基础地形图、卫星影像资料、控制成果等。
对无人机相机设备进行检校,确保设备主要技术参数符合
规范规定的要求,拟定飞行航线,设计航向重叠度,设计旁
向重叠度,设计地面分辨率,满足测图精度,提高飞行效要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
作者简介院殷行(1985-),男,黑龙江鸡西人,本科,工程师,研究方向为工程测量。浅谈无人机在矿山测绘中的应用
OntheApplicationofUAVinMineSurveyingandMapping
殷行YINHang
(华北地质勘查局五一九大队,保定071050)(519TeamNorthChinaGeologicalExplorationBureau,Baoding071050,China)
摘要院近年来,经济的发展,促进我国科技水平的提升。科学技术不断发展背景下,机械生产已经逐渐替代了人工生产模式。其中,无人机航测技术的到来,给露天矿山测绘带来了新的突破,不仅测绘精度高,同时也提升了测绘安全性和效率。本文就无人机在矿山测绘中的应用展开探讨。Abstract:Inrecentyears,economicdevelopmenthaspromotedtheimprovementofChina'stechnologicallevel.Inthecontextofthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,mechanicalproductionhasgraduallyreplacedthemanualproductionmode.Amongthem,thearrivalofUVAaerialsurveytechnologyhasbroughtnewbreakthroughstoopen-pitminesurveyingandmapping,whichnotonlyhashighsurveyingaccuracy,butalsoimprovessurveyingandmappingsafetyandefficiency.ThisarticlediscussestheapplicationofUAVinminesurveyingandmapping.
关键词院无人机;摄影测量;露天矿山;地形图Keywords:UAV;photogrammetry;open-pitmine;topographicmap
中图分类号院P23;TD17文献标识码院A文章编号院1006-4311(2020)34-0222-02·222·ValueEngineering
率;进行现场踏勘选择合适的起飞和降落的场地。3.2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。3.3飞行作业
到达矿山起飞地点后,无人机起飞前检查GPS信号
情况,指南针是否已经校准,确认螺旋桨是否旋紧,电池、
遥控器电量是否充足;机身电机座和起落架有无开裂迹
象,电机内部有无明显杂物,螺旋桨表面有无明显损坏,云
台是否居中,云台系统是否正常工作。无人机起飞后让无
人机在半空中悬停一会,再进行上升、下降、前后左右平
移、左右自转等动作,观察无人机的飞行姿态是否稳定;确
保遥控天线的切面与无人机保持平行,且天线和无人机之
间没有任何遮挡。航线飞行完成后,现场对照片数据进行
全面检查,检查完成后如存在漏拍则需重新补拍飞行,若
无问题,则此次航拍完成。3.4空中三角剖分加密技术
在画图的过程中,测绘工作很容易受到外界因素的干
扰,比如环境或者是植被方面等等。因为这些外界原因会
造成无人机在使用技术的过程中,没有办法符合地面控制
点在测量方面的有关标准。与此同时,三角加密处理具有
很明显的特点,能够弥补不符合映射精度标准的现象。三
角加密是通过使用某种软件来准确的评估图像外部的方
向元素,并且除去具有影响的方面,这样不仅可以提高测
量的精确度和可靠性,同时还能够改进地形的测绘条件,
使得测绘结果更加稳定精确。在三角加密处理完成的基础
上,按照矿图中输出的有关数据创建DOM,DEM,DSM等
模型。3.5数据处理
数据处理包括以下步骤:淤打开ContextCapture新建
工程,设置工程路径。于导入照片,导入本机照片,设置
采样率,检查航片完整性,每个照片组都会有一个相机
的参数,可以在右键菜单中导入或导出相机的检校参
数。盂空中三角测量:1)设置名称,最好根据飞行架次或
项目时间信息进行设置;2)参与空中三角解算的照片,默认
使用全部的照片;3)照片的定位信息或地理参考信息的
设置;4)空中三角参数的设置;5)空三等信息的检查;6)
空三刺点(在航片上刺地面像控点)。榆模型重建,在空
三结果中开启一个重建,建模开始之前,必须进行建模
参数设置,设置坐标系确定生成的产品类型,确定生成
的产品格式,选择产品格式,确定产品的坐标系及平移
量,提交产品。虞开启引擎,检查工程中配置的发布任务
路径,需要和工程中发布的任务路径一样。打开引擎,最
后获得OSGB数据和正射影像图,导入《EPS三维测图系
统》成图。3.6测绘精度分析可以借助INPHO全数字摄影系统实现空三加密,根
据无人机实际飞行状况、像控点布设情况,设置相应的区
域网加密,将航测数据整理之后,借助INPHO软件中Match-AT模块,导入航测数据参数,系统会自动生成图
形,匹配相应的连接点,计算出航测区域的网平差,最后再
导入加密成果、mapmatrix文件,即可形成露天矿山立体数
据模型。在高程差精度检测中,将无人机航测数据导入到
软件中生成DTM,在中桩中掺入高程值,和RTK检测高程
值对比,这样即可得出高程差,并在坐标系中呈现,x坐标
为高程差区间、y坐标为中桩点数与差区间对比。比较差
数值与航测精度直接挂钩,通常比较差比重控制在5%即
为航测合格。误差检测可参照《低空数字航空摄影测量内
业规范》进行,通过分析定向点、连接点误差,计算平差结
果计算测绘区域飞机航高,即可对影像结构精度进行校
验,分析检测结果是否可以满足1颐2000地形图测图标准。
通过以上操作流程,即可提升无人机航测在露天矿山的应
用精度,得到十分清晰的影像数据,在小区域大比例尺地
形测绘中有着很大优势。3.7外业调绘及补测技术
如果生成的地形图存在错误,就需要及时的实施外
业调绘及补测技术。因为尽管无人机测量的运用大大减
小了摄影存在的盲区现象,然而依然没有办法防止受到
地形地貌以及建筑物分布等方面干扰而导致摄影出现
盲区,这样的话,就没有办法利用摄影测量得到相应区
域的地形信息,这个时候需要使用其他测量技术方法来
实施外业补测等。所以,在进行影像数据内业处理期间,
对摄影存在的盲区进行标注,及时的实施外业实地调绘
和补测工作。不仅如此,在内业处理过期间存在争议的
地形地物也需要标注出来,从而利用外业调绘或者补测
技术进行处理和解决,这样可以在根本上强化无人机测
量精确程度。4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,为露天矿山地形图测绘提供了新的技术手段
和方向。参考文献院[1]刘邹.基于无人机技术的地形图测绘研究[J].电子技术与软
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