矿山治理中无人机倾斜摄影测量技术的运用分析.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 188 矿山治理中无人机倾斜摄影测量技术的运用分析 史少卿 山西省煤炭地质物探测绘院有限公司，山西 晋中 030600 摘要：摘要：近年来，我国对科技研发的重视程度不断提升，其科技水平得到充分的发展，为无人机倾斜摄影测量技术发展提供技术保障，强化测量数据的全面性以及精准性。随着矿山治理工作不断推进，对于矿山数据需求度极高，将无人机倾斜测量技术应用在矿山治理工程中，能够保证矿山治理工作稳步推进。基于此，本文以无人机倾斜摄影测量技术为研究对象，分析当前我国矿山治理工作发展形势，以案例分析的形式，探究矿山治理中无人机倾斜摄影测量技术的运用，旨在为矿山治理工作提供全面精准的数据信息，保证矿山治理工作稳定开展。关键词：关键词：无人机倾斜摄影测量技术；矿山治理；实际运用 中图分类号：中图分类号：TD176 在环境保护发展背景下，我国对于矿山自然环境恢复治理工作的重视程度不断提升，而矿山治理基础工作是测量，基于测量数据信息进行治理规划，强化后期治理工作。但是，受矿山地质地形等因素的限制，勘察测绘技术难以发挥出真正的价值，测量的数据信息存在滞后性、误差性的特点，影响矿山治理决策科学性。因此，基于矿山治理发展角度来看，积极引进现代化测量技术，将无人机倾斜摄影测量技术与矿山治理测量结合，推动矿山治理工作稳定发展。1 无人机倾斜摄影系统概述 无人机倾斜摄影系统是由无人机设备为基础，开展航拍作业，摄取目标对象影像信息，为工程后续开展提供详细的信息资料。无人机倾斜摄影系统是由无人机设备以及倾斜相机设备构成。1.1 无人机平台 在科学技术飞速发展下，为无人机设备的研发提供技术基础，当前不同用途的无人机设备的性能以及使用标准存在差异，在无人机倾斜摄影测量工作中，主要保证无人机设备稳定飞行是关键。为了强化无人机设备控制效果，不断提升无人机设备飞行安全性、起飞降落稳定性、承载力，保证航拍工作稳定进行。现阶段，用于无人机倾斜摄影测量中的设备最低载重量为 2kg，多旋翼巡航速度在 6m/s 以上，固定翼无人机巡航速度在 10m/s 以上，续航能力在 30min 以上，抗风能力超出 4 级风速方能达标。1.2 倾斜相机设备 无人机倾斜摄影测量中倾斜相机主要用于图像拍摄，要想真正发挥出无人机倾斜摄影测量效果，加强图像拍摄的清晰度是关键。首先，要基于拍摄对象的实际情况，适当的调节倾斜相机像素。现阶段，我国倾斜相机单个镜头的像素在 2000 万以上，单次曝光像素在 1 亿以上，同时，相机拍摄像素的控制时长在90min 左右。1.3 无人机倾斜摄影测量技术特点 首先，无人机倾斜摄影测量技术具有三维效果，能够对目标测量对象展开全方位的测量作业，获取项目多角度、精准化的影响数据资料，呈现的图像内容与目标对象实际情况吻合，直接反映出矿山实际情况。其次，加无人机倾斜摄影测量技术精准度较高，以无人机设备为飞行载体，用过航拍设备完成影响数据收集，基于无人机设备成本低、性能高、操作简单等特点，能够高质量完成矿山数据采集工作，构建矿山三维实景模型，强化矿山治理工程效果以及效率1。2 矿山环境恢复与治理 在绿色环保发展背景下，我国对于环境恢复治理工作的重视程度不断提升，不断加强自然环境保护以及治理工作投入。受以往的经济发展模式影响，过度进行矿山开采，导致矿山自然环境破坏严重，与我国可持续发展理念相违背，因此，矿山恢复治理成为重点项目 矿山治理内容主要包含裸露岩石边坡植被恢复、矿山整体绿化、工业尾矿恢复治理等等，但是，由于矿山地质位置以及地质地形等因素的影响，工作面复中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 189 杂，为矿山治理工作开展增添难度，需要具备详细的、高精度的数据信息方可保证后期矿山治理工作稳定开展。但是，受传统勘察测量技术的限制，测量数据精准度以及测量效率不达标，矿山治理工作受到限制。因此，为了扭转这一现象，积极研发现代化矿山地质勘测技术，以无人机倾斜摄影测量技术为代表，推动我国矿山治理工作稳步发展。无人机倾斜摄影测量技术以矿山为目标对象，开展全面的测量工作，构建三维模型，提供详细数据资料的同时精准度得到保障，为我国矿山治理工程的高效开展提供保障。3 在矿山治理中无人机倾斜摄影测量实际应用分析 3.1 矿区概况 本次以 A 露天矿对测量对象，该矿区的地形较为复杂，以山地为主，地势高低不平，同时交通不便，仅有一条能够运输的公路，同时，该矿区的恶劣天气较多，多暴雨。为了开展 A 露天矿治理工作，借助无人机倾斜摄影测量技术，开展全面的勘察工作，为后续矿区治理提供精准的数据基础，推进 A 露天矿治理工作稳步推进。3.2 目标确认和空域申请 在开展无人机倾斜摄影测量作业前，企业需要向相关部门提交飞行空域申请，确认好飞行目标以及飞行高度等内容。首先，相关技术人员实现了解 A 露天矿的位置以及地质环境，基于数据制定科学的无人机倾斜拍摄比例尺以及飞行高度。其次，结合矿区实际情况，确定好无人机设备飞行降落地点，并结合测量当前的气候情况，选择适合的设备以及像素。另外，无人机倾斜摄影测量技术需要在飞行空域申请允许后方可开展，在没有得到允许的情况下，技术人员需要结合 A 露天矿实际情况，适当的调节飞行高度，选用低空飞行测量的形式，确定好飞行时间以及飞行范围，再次向相关部门提交申请方案。在确定好飞行航线并允许执行的情况下，需要严格按照无人机倾斜摄影测量操作流程进行，基于测量标准调试无人机设备相关参数，保证无人机倾斜摄影测量稳定开展，为获得精准的数据信息奠定基础保障。3.3 航线参数设计 为了保证无人机倾斜摄影测量技术的应用，实现做好技术参数调试，其中包含飞行航线设定、飞行高度等等。A 露天矿采用低空航空摄影测量的方式，应相关规定要求，无人机设备需要严格按照实现规划的路线飞行摄影，在飞行前做好参数调试工作。以无人机倾斜摄影测量飞行高速参数调试为例，以公式进行计算，其中 H（无人机倾斜摄影测量飞行高度）、f（相继镜头焦距）、a（像元尺寸）、GSD（航空摄影地面分辨率）。另外，在无人机倾斜摄影测量技术开展中，测图比例尺参数设计直接影响测量工作效果，积极开展比例尺与地面分辨率对比，例如表一所示，选择对应的测量比例尺2。表 1 测图比例尺与地面分辨率对应关系表 测图比例尺 地面分辨率/cm 1500 5 11000 810 12000 1520 在完成无人机倾斜摄影测量参数设计后，对目标矿山进行测量，为了强化测量数据的精准性，尽量避开恶劣的天气。同时，在获得航拍摄影图像后，地面人员第一时间进行处理，积极分析无人机倾斜摄影测量图像与 A 露天矿实际情况的匹配度，分析其数据误差是否在规定的范围内，如存在拍摄缺陷，技术人员及时进行补拍作业，直到拍摄图像满足 A 露天矿的测量要求。3.4 检查点布设 基于我国低空摄影测量内外业测量规定，以保证测量数据精度为主，提升像控点布设工作重视程度，按照国家标准要求原则进行布置，在复杂矿山地形开展无人机倾斜摄影测量技术，需要在地面设置清晰的像控点，以保证测量数据的精准度达标。像控点布控期间需要结合无人机设备飞行航线，保证像控点的要与无人机飞行最高点联测。为了提升无人机倾斜摄影测量效率，像控点尽量在无人机航线交接部位，对于重叠飞行航线位置上至少布置一个像控点。飞行航线重叠部位中线 3cm 以内设置像控点，其余像控点需要在图像边缘 1cm 位置。为了提升无人机倾斜摄影测量数据精准性，基于矿山实际情况，设施合理的像控点数量3。3.5 矿山模型制作 为了直观的了解矿山实际情况，无人机倾斜摄影测量技术结合矿山实际构建三维实景模型，要求模型中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 190 贴合实际情况，满足后期矿山治理工作要求。在矿山三维实景模型制作期间，为了降低三维地图数据误差，选用专业的测量软件进行数据处理，整合地图中多余的数据。首先，在初步获取的矿山地图数据中，数据的精准度不够，存在一定的数据误差，需要后期进行数据添加删减，以保证数据的精准度满足矿山三维实景模型制作要求。其次，在获得精准的数据线划地图三维数据后，按照国家图形绘制标准，融合测量的数据信息，将三维实景模型转化为二维模型，对图片内容进行处理，以达到强化绘制图形质量的作用。另外，在完成矿山二维图像处理后，是忽热恩怨利用专业的软件，在将其转化为三维模型，重点对三维模型细节处理，以保证三维模型能够真实反映出矿山的实际情况，便于后期技术人员进行观察，了解矿山地质信息。3.6 数据处理 在无人机倾斜摄影测量技术开展后，获取详细的矿山数据信息，为了提升数据的利用率，相关技术人员积极开展矿山数据分析处理，为矿山治理工作提供全面的数据基础。无人机倾斜摄影测量技术数据处理主要分为无人机测量以及规范数据处理行为。首先，在无人机测量期间，设备需要按照指令飞行至目标测量对象相控，按照事先设定好的航拍摄影测量程序，获取 A 露天矿地质信息。同时，无人机设备需要保证地面系统信息通信稳定，能够将拍摄的图像资料迅速传回地面系统中，在接收到数据后，地面控制人员开展测量数据分析，保证结果在规定的范围内4。其次，在数据处理期间，相关技术人员需要严格按照国家相关标准，对 A 露天矿地质信息进行收集共享，通过精准的测量数据，联合矿山三维实景模型，将测量数据与矿山实际情况进行对比，如发现存在数据遗漏情况，及时进行补拍工作，再利用专业的专业进行测量数据保存，保证矿山治理工作的开展5。3.7 空三加密的检查点精度 在数据测量完成后，为了保证数据的精准度达标，需要积极数据精度分析，联合空三加密技术手段，针对 A 露天矿检查点图像坐标以及实景坐标分析，分析结果例如表二所示，检查点额的平面误差在 0.105，最大误差范围为0.210，经过对比在标准误差范围内。同理，A 露天矿高程误差为0.128，误差范围区间为0.210，例如表三所示，空三加密检查点测量精度均在误差标准范围内，满足国家测量精度要求。表 2 检查点的方向残差 检查点 R/X R/Y R/H 1 0.102-0.042 0.054 2 0.123-0.036 0.188 3-0.077-0.061-0.210 4-0.082-0.028 0.076 5 0.137 0.037 0.106 表 3 检查点误差最大限差表 成图比例尺 平面误差/m 高程误差/m 丘陵 平地 山地 高山地 丘陵 平地 山地 高山地 1500 0.5 0.5 0.7 0.7 0.4 0.4 0.6 1.2 11000 1.0 1.0 1.4 1.4 0.4 0.4 1.0 1.5 12000 1.75 1.75 2.5 2.5 1.0 1.0 2.0 2.5 4 结束语 综上所述，无人机倾斜摄影测量技术是我国先进的测量技术之一，为了进一步证实其在矿山治理工作中的作用，采用案例分析模式，详细分析无人机倾斜摄影测量技术在 A 露天矿测量运用。通过实际操作可以看出，无人机倾斜摄影测量技术能够高效快速获得矿山地质信息，基于信息制作三维实景模型，为矿山治理决策提供质量保障，实现全面控制矿山治理修复工程施工、自然灾害监测等内容。为了强化无人机倾斜摄影测量技术应用效果，事前做好准备工作，调整设备参数设定，适当结合其他先进技术手段，为我国矿山治理工作稳定开展奠定基础。参考文献 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