基于无人机遥感技术的矿山地质精细化测绘方法

杨明刚1、邵蕊2、尹猛1、彭为学1、张旭1

2.湖北省测绘工程院，湖北省武汉市，430000

摘要：矿山地形地势、自然环境等均有着较为明显的复杂性，而这也使得矿山测量工作的难度偏大。实践中，若是使用传统测量技术，则难以保证整个测量工作的效率以及安全性，也无法确保测量结果精度达到预期。为弥补这些缺陷，人们逐步将目光转向无人机遥感技术方面，依托无人机遥感技术的应用，可以在不需要人员到场的情况下完成了立体化地标物监测，支持三维地理信息模型的迅速生成，能够收获更为理想的矿山测量效果。

关键词：无人机遥感技术；矿山地质；精细化；测绘方法

1无人机遥感测绘系统组成

无人机遥感系统是基于无线电技术的一种无人飞行平台，通过控制站将命令信号发出并由无人飞行平台完成相应指令的系统，其一般由多个部分组成，分别为：无人机平台、飞控系统、地面监控系统、任务相机、数据传输系统、发射与回收系统、野外保障装备以及其他附属设备。在实际测绘应用中，需要结合实际情况对无人机平台及任务设备进行选取，以满足实际任务需要。

2无人机遥感测绘技术的优势分析

2.1航摄效率高

无人机遥感系统具有较高的航摄效率，主要得益于其监控平台的控制作用。通过监控平台，可以实现针对性航拍，对指定区域的数据进行重点获取。如果发现航拍的影像不符合标准，还可以进行现场重新航拍。无人机遥感系统设备具有体积小、机动性强、灵活性高的特点。这使得它能够通过地面遥控实现高效的影像采集。与传统的航空摄影相比，无人机不需要专门设定跑道用于起降，对于天气和空域限制的影响较小。此外，无人机还可以进入载人飞行器无法到达的空域或危险地区，从而获取更多的数据信息。这使得无人机在环境监测、灾害评估、资源调查等领域具有独特的应用优势。

2.2影像分辨率高

无人机遥感技术配备的高分辨率数码转换器和数据处理器，可以实现定距和定时拍照的目标，并获取真彩色的数字影像。这些技术能够满足1:500地形图测量规范要求的成图与实测误差，从而保证工程测量数据信息的分辨率。目前，无人机拍摄影片的分辨率已经达到0.1~0.5米的范围。

2.3数据处理速度快

无人机遥感系统利用无线信息传输技术，可以快速地将测得的数据传送到接收设备上，经过专业化的处理形成所需要的测绘信息。其具有影像数据处理速度快，现势性强的优势。例如某国产软件Pips实现了自动化处理航空影像数据以及低空无人机影像数据，完成了从空中三角测量到各种比例尺（DEM、DOM、DLG等）的测绘产品的生产任务。尤其在测绘领域中利用高性能计算机显著提升了数据处理速度。

2.4监测尺度大，宏观性强

无人机遥感测绘技术在一些方面存在一定的劣势。首先，无人机的飞行稳定性可能会受到通信系统的干扰影响，这可能会导致飞行不稳定，进而影响传感器的精度控制。其次，为了获得良好的监测效果，无人机需要在小范围内进行监测，以便能够顺利监测更详细的地物特征。这就要求无人机具有较高的敏捷性和灵活性，能够在狭小的空间内进行飞行。另外，无人机遥感测绘技术的监测尺度有限，无法覆盖较大范围的区域。此外，无人机的飞行高度会影响测绘的范围和精度，高度增加会导致范围扩大但精度降低，反之亦然。同时，使用多架次无人机配合监测需要进行光谱分析，以实现对监测区域数据信息的有效获取。最后，无人机遥感测绘技术可以实现地物目标的三维模式转换，但在某些情况下，这可能需要较高的计算和处理能力，增加了测绘流程的复杂性。

3基于无人机遥感技术的矿山地质精细化测绘方法

3.1无人机遥感基本设计

结合实际拍摄区域的地形地势特点确定航摄方案，通常情况下，若是航摄区域地势较为平缓，那么可以在相应区域内引入不分区航摄的方案；若是航摄区域地势较为陡峭，则应当划出多个分区分别组织航摄。一般来说，可以设定0.08m为航摄期间的地面分辨率；可以设定80%为航向的重叠设计；可以设定65%为方向的重叠设计。同时，要求着重参考矿山区域实际地形条件完成无人机航摄的航线布设。

3.2影像数据处理

应当从影像质量、数据异常、数据覆盖、重叠度等角度入手展开数字影像检查。设定0.1m为像控点对于最近基础控制点的平面位置中实际误差最大值；设定0.1m为高程误差最大值。在纠正影像畸形期间，可以依托GPU的投放与利用完成对测绘影像图的快速纠正，此时，能够落实畸变纠正处理、匀色处理纠正以及主点偏移纠正等等一系列纠正项目。落实对飞行影像数字正射影像的建立，结合单张航片内外方位元素、数字高程模型的利用，以及纠正软件的投放与使用，即可达到完成数字相片影像重采样的效果，纠正影像失真情况。通过数字模型的应用，可以促使原有中心投影向着垂直正投影方向转变，从而达到获取正射影像的效果；随后，在匀光、剪切、镶嵌等操作的支持下，直接生成对应的标准分幅正射影像图。结合相关处理软件的投放与应用，可以实现对地面控制点高程、坐标等参数的提取，并完成几何纠正处理，从而促使影像图数据精度达到预期水平。

3.3无人机影像成图精度分析

3.3.1数字正射影像图质量分析

对于矿山地形而言，其包含在山地地形的范围内，实际地形存在着的高低起伏变化情况相对明显，在这样的大背景下，应用无人机遥感技术展开矿山测量，需要着重参考设定航高完成对无人机飞行过程的控制，促使无人机在矿山范围内的飞行质量达到预期。结合无人机拍摄的影像生成矿区正射影像图数据，要求无人机实际飞行过程中产生的覆盖范围数据、对应重叠度数据等，均可以切实满足相关标准要求。在分析正射影像处理的质量期间，需要重点把握的要点内容如下所示：针对相邻正射影像零立体落实全面观测检查，要求即便存在个别点位的差错，也可以保证最终生成的总体地形不存在过于明显的起伏变化；要求影像图色调、色彩始终一致，且还需要切实满足正射影像平面图的现实质量要求以及规范程度。

3.3.2成图质量分析

在应用无人机遥感技术完成矿山测量操作后，要求进一步分析无人机成图质量水平，在此基础上，还要针对矿山测区内已经存在控制点的周围实施实地外业测量处理。组织相关工作人员野外踩点，综合踩点后得到的数据以及在图上量取的数据展开分析与计算，确定误差，由此实现对无人机成图质量的确定与评价。对于实际测量点位，还需要强化落实对比分析处理，设定0.9m为内业加密点相对于外业实际测点点位之间的误差最大值；设定1m为地物点相对于外业实际测点点位之间的误差最大值；设定0.7m为内业加密高程外业实际测点点位之间的误差最大值。

4结语

综上所述，无人机遥感技术突破了传统测量技术的局限性，推动着测绘技术的进一步发展升级，在当前矿山测量等工作中均能够发挥出极为明显的作用性与应用优势性，有着较高的应用价值。依托基本设计、影像数据处理、质量分析等操作的落实，实现了在矿山测量中应用无人机遥感技术，保证了获取矿山信息的全面性、真实性、准确性，提升外业测量工作安全水平，实现了矿山测量工作的升级。

参考文献

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