无人机航测在矿山地形图测绘中的应用探讨

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

谭蔚 石景海

武汉纵横天地空间信息技术有限公司 湖北省武汉市 430000

摘要

在新一代信息技术驱动下,中国无人机航测技术快速发展,掀起了技术革命浪潮,提高了国家整体科技水平,并在众多领域中发挥技术优势。基于此,文章就无人机航测技术的基本原理进行阐述,分析无人机航测技术优势,探究无人机航测技术在矿山地形图测绘中的具体应用问题,旨在充分利用无人机航测技术价值,为相关研究提供指导。


关键词

无人机航测;矿山地形图;测绘技术

正文

引言

计算机信息技术的日新月异,给社会各领域、各行业带来了新的机遇,也使其面临着一系列挑战。在测绘工程施工中,应当转变传统的测绘技术形式,充分利用无人机进行有效的测绘工作,做到与时俱进,具体问题具体分析,确保测绘数据的准确性,保障测绘工程质量。

1无人机航测技术的基本原理及影响因素

3S技术发展推动下,实现了高分辨航空影像数据生产目标,在图像处理技术、定位技术等技术支持下,为无人机航测技术发展提供了技术保障。无人机航测技术主要以无人机为平台,结合了实时动态定位技术、航空影像摄像技术等,在高空作业中,可实时采集数据信息,更加精准地生成影像数据,整个数据采集和生成过程中,以高分辨率的真彩色数字影像为基础,在数据处理技术和软件应用支持下,有效进行影像校正、空三加密处理。研究发现,航高与地面分辨率是正比关系,此种系统误差消除难度大,可以考虑借助摄影测图系统进行误差修正。有研究人员通过实验分析得出,航高每升高100m,地面分辨率会增加2.5cm左右,进而推算出,当航高为1000m时,地面分辨率为0.25m。同时,有研究证实,地形的起伏状态会引起投影误差,误差的产生与像点位移有关,地形起伏时,像点与垂直投影点会出现不同程度的直线位移情况,当中心摄影在垂直摄影状态时,投影误差与地形高差成正比,与航高成反比。针对此种情况,可以增加一定的航高,解决地形起伏引起的投影误差问题。

2无人机倾斜摄影测量技术

倾斜摄影测量是通过在飞行平台上搭载航测相机,分别从正向、前侧、后侧、左侧、右侧五个方向进行拍摄,获得物体表面影像数据。可通过调整航高和航摄重叠率获得高分辨率的地物信息,为三维建模提供建模基础数据。近年来随着无人机技术的发展,无人机倾斜摄影测量技术已实现通过设定航测范围可自动规划航线、自动飞行与返航、定时与定距拍摄,作业效率和影像精度高。无人机倾斜摄影测量主要包括以下流程:(1)确定施测的位置和范围,收集测区已有的资料,进行现场环境勘探。(2)编写技术设计书,根据测区内的实际情况,规划无人机飞行航线、飞行高度、航线重叠率等。(3)选择合适的天气和作业环境进行外业数据获取,包括测区像控点的布设和测量,无人机倾斜多角度影像的获取。(4)进行内业数据处理,包括影像的数据导出,检查相片是否需要补拍,进行空三加密和刺点,进行全自动三维模型的重建,检查模型质量和精度,制作数字线划图。

3无人机倾斜摄影技术的应用优势

无人机倾斜摄影的过程,可以实现多角度的测量,最大限度上满足在勘察过程中工作人员的测绘需求。由此即可通过这样的测量方法,减少测量的总体次数。同时,在进行数据的处理过程中,相对比较直观和立体,传统的测量工作所采用的正视摄影往往面临着测量的局限性,无法对当前矿山,实现全角度的数据采集。在使用倾斜摄影技术之后,采集所形成的单张影像中包含着大量的数据信息,使其不仅可以从宏观角度对矿山进行分析,同时也可以从局部角度出发,全面掌握当下矿山的一些具体信息和状态,消除了传统测绘技术下测绘结果的局限性问题。在倾斜摄影的使用中,首先,需要对矿山的周围地区进行相应的监测。其次,需要将监测得到的数据信息进行预处理,消除冗余错误。最后,将经过预处理的数据信息输入到计算机中,进行联机计算分析,得出所需的测绘信息。这种高度自动化的测绘流程极大地规避了人为因素造成的错误风险,而且能够大幅度压缩人力资源的消耗,深入优化测绘工作水平。无人机倾斜技术的使用还可以有效达到节约技术成本的作用。在进行测量的过程中,由于降低了人工成本的投入,仅仅使用无人机与计算机技术,就可以实现高精度的测量,避免进行复杂的建模工作。例如,在传统的测量工作当中,由于需要利用人工的方式进行测量,因此就会导致数据资料在采集与保管的过程中,受到一定程度的影响,出现部分数据偏差问题。而在应用无人机测量技术之后,能够基于通信网络的方式,进行数据信息的传输与保存,因此在有效的时间内,就可以完成数据的传递,无人机倾斜摄影相比较传统测量技术而言,实现了较大跨越,能够充分满足人们对测量信息的需求。

4无人机航测技术在矿山地形图测绘中的具体应用

4.1开采规划中的应用

在对矿山进行开采之前,工作人员往往需要对矿山进行全面的数据采集和勘察,从而制定出较为完善的开采方案。工程可以将无人机倾斜摄影技术应用到规划设计中,通过无人机采集矿山区域的海拔高度、地形地貌等数据,将数据传输到计算机中,利用计算机绘制矿山地形图,实现高精度的矿山测绘工作。在实际操作中,首先需要使用CAD软件,将测量之后采集到的各种信息,都输入到系统当中,包括矿山周边的环境、方案数据等,并构建出三维图景,更加直观具体地对矿山以及周边环境进行分析。此后,有关人员可以对施工方案进行全面优化与调整,并明确施工建设中所面临的诸多问题。其次,还需在设计过程中,基于倾斜摄影所形成的数据库,明确矿山当下的实际结构特征,确保该工程建设与城市建设有着较高的匹配度,使工程项目更具合理性。在此期间,需要首先通过倾斜摄影获得矿区地表的影像,此后可进行空中三角测量,在得到结果后,便可对影像数据进行捕捉以及检索,实现对矿区的三维建模,明确矿山的结构,实现对相关数据的计算与分析。掌握上述因素之后,就可以实现针对性地研发与设计。通过上述手段的应用,提升矿山测绘结果的准确性和测绘效率。

4.2确定基本航线,满足航测精准度要求

在矿产地形图测绘中使用无人机航测技术,提高了测绘工作效率,改变了传统测绘工作模式,提高了地形图测绘工作效率,精准确定了基本航向,选择适合的海拔范围,以保证勘测数据的准确性。同时,在无人机航测技术支持下,为提高航测精准度提供了技术支撑,无人机航测成像清晰度高,为矿山地形图测绘提供了新型测绘技术手段,并实现了在恶劣天气下正常作业的目标。

4.3数据采集

利用无人机遥感技术进行数据采集比传统测量更方便、更快捷。现代无人机遥感技术的发展起源于计算机技术的发展,无人机遥感技术继承了计算机中对数据进行自动排序的功能,这样能够有效避免传统测量模式下因技术缺憾导致的数据错误、纸质图件混乱等问题,让数据图像的采样更加合理且科学。同时,无人机遥感技术相比传统的野外全站仪和GPS测量数据而言,其能够极大程度借助计算机技术的优势保证采集数据的完整性及系统性,从而进行更科学的处理。

4.4处理测量数据

相较于传统测绘技术来说,在测绘工程中应用无人机处理测量数据效果更好、效率更快,而且能够提高数据处理精确度,在一些大规模测绘工程中可取得良好效果。例如,测量矿山时,可以通过无人机对大面积区域进行测量,保证测量数据的完整性,以便为矿山开采工作提供决策指导,并利用所获得的信息数据保障矿山污染整治工作的顺利开展,从而提高矿山管理水平。需要注意的是,在应用无人机时既要控制好无人机的飞行速度,把控好无人机测量范围,使之具有全面性,还应当实时掌握矿山生态的状况,并将采集的相关信息第一时间反馈给测绘人员,以便其制定科学的工程建设方针。目前,很多无人机测绘中多使用中幅面CCD充当传感器的感光部位,借助必要的加固和相应的电力改装,使其能够作为摄影性能比较稳定的数码相机使用。但是,感光单位的非正方形因子、非正交性以及畸变问题,会导致数码相机在摄像中出现一些误差。针对这一问题,可以开发使用高性能、能够适用无人机航摄需要的数码装置替代传统数码相机,还可以借助相关的修正软件对测量结果实施修正,保证其可靠性,同时可借助相关数据积累构成比较真实的修正方式,对解决测绘图像处理中的误差问题具有积极作用。

4.5在矿山验收过程中的应用

在完成施工作业之后,工程将进入验收阶段,在此阶段,依然需要充分发挥无人机倾斜摄影技术的应用价值。在实际应用中,主要是通过无人机的测绘,对当下矿山的实际情况进行数据信息的采集,并输入计算机中,将矿山的实际情况展现出来。在软件的加持下,工作人员还可以对矿山实际情况进行分析与处理,形成直观的三维模型,便于工作人员对模型进行针对性分析。例如,可以使用数字摄影测量系统构建矿山比例,并借助丰富、直观、具体的测绘数据形成具体模型。这样工作人员就可以基于数据模型,设计相关配套工程建设方案。例如,可以对周边地区的矿山进行检查,利用无人机的飞行优势,对一些人工无法进行勘察的地区进行针对性的测绘,为工作提供全面的数据信息。

5结语

无人机航测技术经济效果显著,测量精确度高,在矿山地形图测绘中应用效果显著,能够发挥无人机航测技术优势,可降低相关测量标的误差,应用前景广阔。

参考文献

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