无人机航测技术在矿区地形测量中的应用

张晓伟

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃 兰州 730000）

随着科技水平不断提升，我国航空拍摄技术得到了较大幅度提升，无人机航测技术应用也越来越广泛，无人机航测摄像技术在矿区地形测量领域得到较为深入地应用，对于提高测量操作便捷性与准确率都有着较好应用效果，大大突破了普通摄影技术清晰度不足与人工测量不便缺陷，在提高测量工作质量与效率同时提高了对矿区地形测量准确性，在矿区地形测量中有着极为重要应用意义。

1 无人机航测技术相关概述

无人机低空遥感技术是无人机航测技术应用核心，主要是通过将高清数码摄像机安装在无人机上，借助无人机运行灵活性、机动性，实现对任意角度、较远距离拍摄，进而完成测量信息收集[1]。无人机航测技术在实际运用过程中，需要面对雾雨天气、云层、树木、建筑等环境因素干扰，这就需要确保无人机及其配置摄像机具备较为卓越性能，同时要求操作人员具备较为娴熟操作技术。随着现代科技不断发展，无人机航测技术已经克服了大部分环境因素影响，结合对GPS系统与远程操控系统整合融合，在矿区地形测量中得到了较为广泛应用。

2 无人机航测技术应用优势

2.1 较高测量速率

一般来说，在矿区测量工作中出现突发状况需要在较短时间内完成测量工作，在第一时间内有效控制事态，这就要求测量工作较高速率。较之传统人工测量，无人机航测技术无论是在速度、拍摄角度，还是在信息传递速度方面，都有着较大应用优势，可以使测量人员在第一时间内掌握事态信息。同时避免了手工输入数据产生误差，提高了矿区地形数据采集准确性、统一性[2]。例如，无人机航测技术运用可以在较短时间内完成2000km2范围拍摄测量，在此过程中对于突发状况可以为快速反应提供较好技术支持。

2.2 较大测量范围

无人机具备高低空飞行能力，进而能够实现对地面多角度、远距离、大范围拍摄，克服了人工测量在角度、地形等方面限制，尤其是其灵活性、适应性、低空作业特性使得测量数据更具层次性，为数据分析提供更为详实基础数据。无人机航测技术同时兼顾了大范围、高精度、实时性矿区测量要求，结合图像融合技术，航拍图像分辨率甚至可以实现厘米级，尤其是能够借助3D仿真模拟技术与立体图形分析技术，实现了对较高测量分辨率与数据准确传递。

2.3 明显测量周期优势

在确保日常维护与正常休息前提下，无人机可以实现长时间使用，较之人工作业具备明显周期性优势，由此带来较为高效工作效率。一般来说，无人机航测能够在较短时间内获得较多航拍影像，通常在一个星期内即可完成外业数据采集工作，大大提高了测量效率。外除了无人机本身正常运行与正确人工操作之外，在其背后还有着一系列措施、系统作为支撑，确保测量工作综合性得到有效提升，为无人机测量技术应用较强周期性提供保障。

3 无人机航测技术测量数据处理流程分析

借助无人机完成低空测量之后，需对测量所得数据进行全面收集、处理。在现代无人机技术不断发展推动下，相关数据影像处理技术也在不断提升，当前已经具备了较为全面与无人机配套使用影像匹配技术、影像处理技术、空中三角加密处理技术[3]。测量所得数据资料提取水平也越来越高，对于矿区地形环境测量准确性也在不断提升。目前，我国较为流行DPGrid和PixelGrid 系统，其操作流程主要为：在利用无人机完成数据采集之后，从数据平台中导出相应航拍数据，对数据进行有效重新整理之后采用智能匹配方式检查数据异常，再将准确数据进行相关计算分析，得到影响具体位置。然后协助密集匹配技术获得三维DSM点云，对DSM数据进行分析、筛选、删除之后，得到规格格网DEM信息，进而完成数据提取生成得到完整矿区地形图像及地形数据。

4 无人机航测技术在矿区地形测量中应用

无人机航测技术在矿区地形测量领域中有着极为重要应用，除了能够大大减轻测量工作负担之外，对于矿山开采规划、矿山资源保护、矿山环境整治方面都有极为中参考、支撑作用，为矿产行业发展提供了极大推动力。在矿区地形测量过程中，无人机航测技术应用主要分为以下四个部分。

4.1 在矿区地形数据信息采集方面应用

数据采集中无人机航测技术应用能够减少人力成本，危险性低，较之普通航空摄影与人工测量有着较大优势。矿区地形数据测量通常涉及对危险区域、特殊区域测量，人力测量方式需要浪费大量人力成本，效率较低，甚至具备较大危险性。传统测量技术在精准度上难以保障，设备也极易受到地形环境、建筑等因素影响而导致测量效果不理想。而采用无人机航测技术能够有效提高矿区地形数据测量工作质量与工作效率。无人机体积较小，而且操作较为灵活，能够飞行到一些人工测量困难特殊区域采集数据，而且不会受到高空云层、建筑物影响，加上无人机飞行速度较快，摄像角度能够结合地形情况进行自动调整，提高测量数据准确性同时提高数据采集速度。

4.2 在图像处理方面应用

传统摄影测量技术在完成数据采集之后需要人工进行测量数据处理，会对测量精度造成较大影响。传统测量方式数据采集极易受到环境、自然条件等影响，后期数据处理也会出现数据失真问题，影响测量数据准确性。无人机航测技术应用则能够很好地缓解这一问题。人机内部自载数据处理系统，能够实现对失真数据初步处理，尤其是近年来智能技术不断应用能够实现对照相关资料对测量数据进行修改，对修改事项进行标注。无人机摄像测量技术能够实现对拍摄图片初步加工处理，提高图片质量，减轻后期操作强度，进而提高矿区地形测量工作效率。

4.3 在信息修正方面应用

摄像测量技术测量数据关联性较低，普通航空摄影系统失误现象也较为常见，难以有效提升矿区地形测量工作效率。无人机航测技术能够有效缓解这一问题，尤其是无人机技术已经初步实现了智能化，实现对摄像内容详细修改，加上与GIS/GPS系统有效结合，借助网络技术实现对测量区域地形地貌图像对比，找到差异之处，进而实现对图像信息初步修正，提高可图像准确性与测量工作效率。

4.4 在数据加密处理方面应用

无人机上装配是高清晰摄像装置并不是专门测量相机，极易受到光反射、折射现象影响，而导致图像内容发生光纤畸变，造成摄像图片与实际情况不符。因此应通过技术更新实现对光线对摄影成像影响严格控制。自动空三加密技术应用能够较好解决这一问题[4]。采用空中三角测量技术，对区域内定位与姿态测量进行准确确定，以获取相应空间点坐标。空三加密技术在无人机测量中应用能够有效提升矿区地形测量准确性。现阶段，Pix4D+EPS+CASS系统普遍应用于我国矿区地形测量工作中，进而会产生三种数据，借助数据加密技术实现数据汇总与地形、地貌图有效整合。

5 无人机航测技术测量应用注意事项

在实际应用过程中，无人机航测技术也存在许多缺陷，应对以下几个方面予以高度重视：一是做好测量范围规划，做好飞行测量准备，如风速测量、航高确定，确保航线空间安全；二是要特别注意像控布设，必须结合当地实际情况进行合理布设，400m正方形网格布设多以像控点布控方式主，也可在此方式基础上在测量区域外合理地添加加像控点；三是由于无人机低空摄像技术使用并非专业测量摄像装置，因此在避免出现光学畸变方面应在空三加密前对图像进行变差调整。

6 结论

总而言之，在矿区地形测量中无人机航测技术发挥了非常积极的作用，在具体实践过程中要求工作人员能够正确掌握其应用方法还有相关注意事项，方可切实将其价值充分发挥出来。