蔣吉生，史艷兵，洪華德

（中國冶金地質(zhì)總局湖南地質(zhì)勘查院，湖南 長沙 410016）

無人駕駛飛機(jī)近年來被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)當(dāng)中，其主要是依靠陸地上的指揮設(shè)備，完成相對應(yīng)的指令，在高空中并不需要特殊專用航道就可以完成起飛。無人機(jī)航測在實際應(yīng)用過程中，可以實現(xiàn)對地形圖的有效測繪，而且還能夠通過紅外線技術(shù)、電磁波技術(shù)等，實現(xiàn)對技術(shù)圖像的繪制和利用。

1 無人機(jī)航測系統(tǒng)在礦山測量中的實際應(yīng)用

無人機(jī)航測原理：通過無線電遙控設(shè)備或機(jī)載計算機(jī)遠(yuǎn)程控制飛行系統(tǒng)，利用搭載有小型數(shù)字相機(jī)作為遙感設(shè)備，使無人機(jī)在一定的空域內(nèi)飛行，獲取高分辨率的數(shù)字航片。

圖1 礦區(qū)無人機(jī)傾斜攝影測量三維影像示意圖

1.1 項目實例

本文選擇湖南省某石礦地形圖測繪項目作為具體的案例分析,該礦區(qū)面積約1.5Km2[1],通過對實際考察結(jié)果進(jìn)行分析可以看出，該礦區(qū)在日常開采過程中，其主要是通過燃爆采礦的方式進(jìn)行開采，但是由于該礦區(qū)的地理位置相對比較復(fù)雜。工作人員無法進(jìn)入到施工現(xiàn)場，同時在巖壁以及巖壁上一些原本存在的天然林木還仍然存在其中，即使是通過無棱鏡全站儀也很難對該礦區(qū)的實際情況進(jìn)行探測[1]。如在該項目的實際應(yīng)用中，測量完后所建設(shè)的模型如圖1所示，在這一基礎(chǔ)上，可以直接在三維模型當(dāng)中，勾畫出相對應(yīng)的地形圖。由于該礦場屬于小型礦區(qū)，所以只需要半個小時就完成了所有野外數(shù)據(jù)的采集。在自動建模時，用了一個多小時左右，最終的成果如圖2所示。

圖2 傾斜攝影測量效果圖

1.2 測量的有效控制

在針對測量進(jìn)行控制的時候，最好是利用GPS和全站儀進(jìn)行結(jié)合的方式，這樣能夠保證測量的準(zhǔn)確性和有效性。同時，要選擇一雙四等分的GPS控制點，在每一個控制點中都需要進(jìn)行相對應(yīng)的加密設(shè)置。

1.3 無人機(jī)的測量流程

本次無人機(jī)航測采用的無人機(jī)為大疆旋翼無人機(jī)，精靈Phantom 4 Pro，配備1英寸2000萬像素CMOS影像傳感器以及7組8片全玻璃鏡片組成的高解析度鏡頭。

（1）對航線進(jìn)行規(guī)劃。連接好遙控器和平板，在DJI GO 4 APP中進(jìn)行飛行器檢測，設(shè)置自動返回點。經(jīng)檢測合格能起飛后退出DJI GO 4，進(jìn)入航飛軟件Pix 4D APP中對測區(qū)進(jìn)行航線設(shè)置，選用的航飛范圍要適當(dāng)超出測區(qū)范圍，一般以50米為好；同時要對飛行高度進(jìn)行設(shè)置，可以在GOOGLE地球上瀏覽測區(qū)的大概高程，航飛高度必須超過測區(qū)范圍內(nèi)最高點與起飛點的高差，避免無人機(jī)撞機(jī)損毀。

（2）選定航飛模式。航線設(shè)置好后，通過Pix 4D控制無人機(jī)自動起飛并按航線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；Pix 4D中可以設(shè)置照片旁向重疊度為70%，縱向重疊度為80%。并實時注意無人機(jī)采集數(shù)據(jù)的情況，看是否有影像漏拍的情況，否則需召回?zé)o人機(jī)重新起飛航測。

（3）像控點的測量。成圖比例尺為1：1000時，在測區(qū)范圍內(nèi)按700米左右布設(shè)一個像控點的原則進(jìn)行布控；如果測區(qū)范圍較小，仍需保證測區(qū)內(nèi)有4-5個像控點。像控點周圍的地形高差不能太大，盡可能選擇一定的平坦區(qū)域，避免后期內(nèi)業(yè)處理時刺像控點時引起較大的高程誤差。

在針對相片的控制點進(jìn)行具體設(shè)置的時候，需要將1.5m規(guī)格的方形噴繪紙作為相片控制點的標(biāo)志，在這一基礎(chǔ)上，需要將其設(shè)置成黑白相間的三角符號。在本次航測中，共布設(shè)像控點8個，采用RTK進(jìn)行測量。

（4）數(shù)據(jù)導(dǎo)出與成圖。采用與航飛軟件同類型的軟件Pix 4D Mapper對影像進(jìn)行處理，最后利用DEM將數(shù)據(jù)引入到專業(yè)軟件中制成正射影像，并對其進(jìn)行進(jìn)一步處理，制成最終圖像。在針對像點進(jìn)行坐標(biāo)測量的時候，要意識到大氣折光等一些因素的誤差，這樣才能夠通過自檢校平差技術(shù)對其進(jìn)行有針對性的處理。

（5）外業(yè)調(diào)繪和成果精度檢查。在針對外業(yè)調(diào)繪以及成果精準(zhǔn)度進(jìn)行檢查的時候，由于外業(yè)調(diào)繪主要是在已經(jīng)打印好的地圖上進(jìn)行。

（6）無人機(jī)航測與傳統(tǒng)測量的對比。本次航測1.5Km2，通過準(zhǔn)備工作、外業(yè)的航飛工作、像控點測量、內(nèi)業(yè)成圖、外業(yè)調(diào)繪等步驟，通過兩名技術(shù)人人員，耗費1天時間，便可形成可供礦山使用的最終地形圖。如果該項目采用RTK或全站儀傳統(tǒng)測繪方法進(jìn)行，2名技術(shù)人員至少需要20天時間才能完成，并且有些地方無法深入和確保其精準(zhǔn)度，所形成的最終地形圖可使用性較差。

2 無人機(jī)航測系統(tǒng)在礦山測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）有利于提高作業(yè)效率。通過無人機(jī)航測系統(tǒng)在礦山測量中科學(xué)合理的利用，不僅能夠從根本上促使工作效率得到有效提升，而且還能夠保證數(shù)據(jù)在采集、整理以及實際應(yīng)用過程中的效率。

（2）數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。無人機(jī)航拍圖像在實際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)實際情況的需求，對自身的比例尺大小進(jìn)行有效的調(diào)整。這樣不僅有利于適應(yīng)各種不同類型礦山的測量工作，而且還能夠提供出符合實際要求的影像。

（3）安全可靠。傳統(tǒng)作業(yè)方法在對礦山進(jìn)行測量的過程中，為了保證最終成圖的可使用性，測繪人員需要進(jìn)入到一些比較危險的區(qū)域，這就會使技術(shù)人員面臨非常多的危險。但是通過無人機(jī)航測方法對礦山進(jìn)行測量，就可以有效避免這方面問題，可以針對一些無法到達(dá)的地區(qū)進(jìn)行有針對性的信息采集，避免了測繪技術(shù)人員親自去涉險，大大提高了工作的安全性。

3 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，促使無人機(jī)航測系統(tǒng)在礦山測量中得到了廣泛應(yīng)用。無人機(jī)航測系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅有利于打破傳統(tǒng)測量方式的局限性，而且還能夠廣泛收集礦山現(xiàn)場的各項數(shù)據(jù)，為測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供有效保障。通過無人機(jī)航測系統(tǒng)，實現(xiàn)科學(xué)合理的礦山測量，為礦山地籍調(diào)查工作以及開采工作的有序?qū)嵤┨峁┯行ПＵ稀?/p>