劉 江

（甘肅省測繪工程院，甘肅 蘭州 730000）

自我國北斗系統(tǒng)投入使用以來，以實時動態(tài)定位技術為基礎發(fā)展起來的無人機航空攝影測量技術等得到了迅猛發(fā)展，顯著提高了定位精度，對現(xiàn)代化無人機航測技術的發(fā)展起到了關鍵性的推動作用。我國是資源利用大國，在新時代背景下如何在較短時間段內探獲更多的資源儲量是當前的基本需求，這就對基礎性的礦山大比例尺地形測量等工作提出了更高的要求［1］。無人機傾斜攝影測量技術具有效率高、成圖快和精度高的優(yōu)點，廣泛應用于現(xiàn)代化測繪領域中?；诖?，本文以某金屬礦山的1／2000大比例尺地形測量為例，分析該技術在礦山大比例尺地形圖測量中的應用。

1 無人機傾斜攝影測量概況

1.1 無人機基本概況

本次所選擇的無人機型號為廣州南方測繪科技股份有限公司生產(chǎn)的HO1300型無人機，主要由飛行器、遙控器、云臺相機以及配套使用的South Ground Control地面站等組成。無人機傾斜攝影是以無人機為平臺搭載了傾斜航攝儀以及高精度防抖云臺等設備，并配備高質量的高能量密度動力電池等儀器。本次所選無人機能夠飛行的最大速度為10 m／s，最長時間為50 min，具有自動返航功能［2］。傾斜航攝儀是由南方測繪數(shù)字公司生產(chǎn)的，該儀器避免了垂直攝影測量技術僅能獲取垂直方向影像數(shù)據(jù)的弊端，實現(xiàn)了多方位、多角度獲取測繪區(qū)域航空影像數(shù)據(jù)的目的。傾斜航攝儀是由1個垂直攝影鏡頭和4個傾斜攝影鏡頭組成，能夠有效降低影像數(shù)據(jù)中的“留白”問題，顯著提升了地形圖測量精度。

1.2 傾斜攝影測量技術基本原理

傾斜攝影測量技術是在垂直攝影測量技術的基礎上發(fā)展起來的，該技術的進步是基于實時動態(tài)定位技術、圖像融合處理技術和數(shù)據(jù)處理技術等發(fā)展起來的。傾斜攝影測量技術是通過傾斜攝影鏡頭獲得不同方位的影像數(shù)據(jù)，進而通過數(shù)據(jù)處理等方式獲得精度更高的三維地形數(shù)據(jù)，對建設三維礦山、智慧礦山和立體礦山等有利。傾斜攝影測量技術主要包括原始數(shù)據(jù)采集、像控點測量、空中三角加密測量和地形圖制作等重要流程（圖1）。

圖1 無人機傾斜攝影測量技術應用流程圖

2 無人機傾斜攝影測量在礦山測量中的應用

2.1 原始數(shù)據(jù)采集

測繪區(qū)域位于我國西北地區(qū)的甘肅省境內，區(qū)域地形地貌變化較大，植被較為發(fā)育，總體上可劃分為兩個飛行子區(qū)。根據(jù)當?shù)貧夂驐l件，影像數(shù)據(jù)最佳采集時間為每年6—9月的上午9時至下午2時之間，該時段內一般天氣晴朗、無風或者微風。根據(jù)不同飛行子區(qū)的地形地貌變化特征，子區(qū)1的設計飛行行高為300 m，航向重疊度和旁向重疊度均為60%～65%；子區(qū)2的設計飛行行高為350 m，旁向重疊度和航向重疊度均為65%～70%。

2.2 像控點布設及測量

像控點測量是提高整體測量精度的基礎，像控點的布設位置對測量精度影響較大。為提高測量精度，結合測繪區(qū)域地形地貌等，像控點的布設應遵循以下5個原則：①像控點的密度應根據(jù)地形地貌變化特征適當調整，即在地形地貌變化較大的區(qū)域可適當增大布設密度，如飛行子區(qū)1；在地形變化較小的區(qū)域可適當抽稀布設密度，如飛行子區(qū)2；②像控點一般布設在旁向大于100 m且航向基線大于1條的區(qū)域位置；③像控點應以容易識別和無爭議的地物點為主，如山脊部位地形變化較小的區(qū)域等；④像控點的布設應盡可能避開高大建筑物，如高大植被等；⑤像控點的布設應以重復利用為基本原則，可作為其他水準測點以及測量控制點等。

2.3 空中三角加密處理

傾斜攝影測量技術有效彌補了垂直攝影測量技術僅能獲取垂直方向影像數(shù)據(jù)的弊端，即有效減少了影像數(shù)據(jù)中的“留白”問題，提高了測繪精度。但是，在實際攝影測量過程中不可避免地因遮擋等問題而造成攝影“留白”，導致局部區(qū)域的影像質量無法達到精度要求，此時可通過空中三角加密處理解決該問題［3］?？罩腥羌用芴幚硎翘岣邷y量精度的有效措施之一，是借助航拍過程中自動存儲的POS數(shù)據(jù)文件經(jīng)過方位元素預測處理等流程，將高大建筑物以及植被等影響因素剔除，即通過數(shù)據(jù)處理軟件將空白區(qū)域進行數(shù)學計算模擬，“補全”相應的三維坐標信息。完成空中三角加密處理后再經(jīng)過相對定向、絕對定向等操作，進而生產(chǎn)出DOM、DEM、DSM等產(chǎn)品。

2.4 大比例尺地形圖制作

在完成空中三角加密處理后，經(jīng)過相對和絕對定向，使用MapMatrix全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)采集地形數(shù)據(jù)，通過軟件平臺中的自動生成等高線功能生產(chǎn)出1／2000地形數(shù)字線劃圖（DLG）。對生成的DLG文件進行內業(yè)核查，若發(fā)現(xiàn)問題，應及時查找問題原因，對需要補測的應進行外業(yè)補測或者調繪［4］。直至DLG無誤后，通過手動處理方式增加其他地理信息標注點，如地名、水系、橋梁、高程等，其稀疏稠密應根據(jù)最終圖件輸出比例尺合理布局，以圖件正確、美觀為基本原則。

2.5 測量精度對比分析

為了分析本次無人機傾斜攝影測量在礦山地形圖中的測量精度，對礦山范圍內布設的像控點、水準點、礦山控制測量點以及部分鉆孔位置點等進行外業(yè)高精度全站儀測量，進而與無人機傾斜攝影測量所獲三維坐標進行對比研究，分析其精度是否達標，測量結果見表1。由表1可知，使用無人機傾斜攝影測量技術所獲控制點的三維坐標與外業(yè)全站儀測量所獲的三維坐標基本一致，二者的平面誤差平均值為±0.13 m，最小值為±0.04 m，最大值為±0.25 m；高程誤差平均值為±0.068 m，最小值為±0.014 m，最大值為±0.153 m。綜上可知，本次使用無人機傾斜攝影測量技術獲得的該礦山地形圖精度完全滿足1／2000礦山大比例尺地形圖測量的精度需求，說明該方法快捷、可靠。

表1 無人機傾斜攝影測量與全站儀測量精度對比表

3 結語

綜上所述，現(xiàn)代化科學技術的發(fā)展促進了現(xiàn)代化測繪技術的發(fā)展，尤其是無人機傾斜攝影測量技術，因效率高，成圖快和精度高而廣泛應用于各個領域中。本文通過對某金屬礦山1／2000大比例尺地形圖測量實踐，結果表明該技術在大比例尺地形圖測量中精度較高，完全滿足1／2000礦山大比例尺地形圖測量的精度需求，說明該方法快捷、可靠。