关于矿山地形测量中无人机摄影测量系统运用的分析

摘要：随着国家对矿山地质环境保护工作的重视程度不断提升，我国矿山测量市场将逐步扩大。因此，在提高矿山测量质量的同时，加强新时期矿山测量工作、提高测量工作效率显得尤为重要。无人机摄影技术的应用为矿山测量提供了新的可能性，能够提供综合的影像数据资料，促进矿山测量的高效发展。基于此，将对矿山地形测量中无人机摄影测量系统的运用进行分析，希望为相关研究者提供参考。

关键词：矿山地形测量;无人机摄影测量;原理;系统应用

1无人机摄影测量系统的基本原理

无人机摄影测量系统是一种利用无人机进行航空摄影的技术，通过在无人机上安装相机和GPS等设备来实现对地面目标的高精度三维测量，如空间三角测量、GPS定位和相机内外参数标定等。通过空间三角测量原理，利用多个视角的影像来计算目标物体的三维坐标，通过匹配识别特征点确定像控点，并根据像控点的位置和相机参数进行空间三角测量。GPS定位用于获取无人机和目标物体的坐标和高程信息，以及地面控制点的坐标信息，通过坐标转换和精度修正提高数据处理准确度;相机内外参数的精确标定可以保证测量结果的准确性，可以通过拍摄标定板并使用特定算法进行标定，或者利用全景相机进行在线标定。总之，通过科学合理地应用无人机摄影测量系统，能够高效获取地面目标的三维信息，在矿山地形测量等领域发挥重要作用。

2矿山地形测量中无人机摄影测量系统运用2.1项目规划和准备

矿山地形测量是一项非常重要的工作，对于矿山生产和建设具有重要意义。在进行矿山地形测量之前，需要进行周密的项目规划，做好准备工作。首先，要明确测量的具体目标，包括需要获取的地形数据类型、精度要求等，选择合适的无人机平台和传感器，以确保测量结果的准确性和可靠性。在选择无人机平台和传感器时，要根据测量目标进行综合考虑。如果需要获取高精度的地形数据，可以选择搭载高分辨率相机的无人机。这种无人机能够拍摄高清晰度的照片，通过后期处理可以获取高精度的地形数据。如果需要获取三维地形模型，则可以选择搭载LiDAR（Light Detection And Ranging）传感器的无人机，LiDAR传感器能够通过激光扫描获取物体的三维坐标信息，从而生成三维地形模型。其次，需要规划无人机的飞行路径。根据矿山的地形特点，设计合理的飞行路线，确保无人机能够充分覆盖测量区域，同时考虑高程、重叠度等因素，以确保测量数据的准确性和可靠性。为了确保无人机飞行的安全性和稳定性，需要对矿山的空域进行勘察，了解禁飞区域和限飞高度等情况［1］。

2.2场地准备和安全考虑

在实施无人机摄影测量之前，对矿山地形进行充分的场地准备是至关重要的。首先，通过实地考察，可以全面了解矿山的地形地貌、障碍物分布等情况，有助于规划无人机的飞行路线，选择合适的起飞和降落地点，确定合适的拍摄角度。此外，实地考察还有助于发现潜在的安全隐患，如塌方、滑坡等，从而在后续的飞行作业中加以预防。其次，设立地面控制点。这些控制点将用于无人机的定位和校正，以确保测量结果的准确性和可靠性。在选择地面控制点时，应充分考虑其稳定性和可识别性，以便在后续的数据处理中进行准确的定位和校正。再者，在选择起飞和降落的地点时，必须充分考虑安全因素。由于矿山地形复杂，存在诸多安全隐患，如塌方、滑坡等，因此在选择起飞和降落的地点时，必须充分考虑安全因素，避免在危险区域进行飞行作业。同时应严格遵守相关的飞行规定，确保无人机在飞行过程中的安全，避免与障碍物或其他飞行器发生碰撞。此外，为了确保测量过程的安全性，还需采取一系列安全措施。例如，在无人机上安装避障系统，以便在飞行过程中实时检测障碍物，避免发生碰撞［2］。

2.3无人机飞行

在矿山地形测量中，无人机的飞行是整个摄影测量系统的重要环节。为了保证测量结果的准确性和可靠性，必须对无人机的飞行进行精心的计划和控制。首先，执行飞行计划是无人机飞行的第一步。在飞行前，需要根据矿山地形的实际情况，制定出科学合理的飞行路径，这个路径需要综合考虑无人机的性能、地形特点、天气状况等因素，以确保无人机能够安全、稳定地完成飞行任务。同时，将飞行路径输入无人机飞控系统，确保无人机能够按照预定的路径进行飞行。其次，实施航迹控制是无人机飞行的关键环节。在飞行过程中，需要根据地面控制点和GPS数据，对无人机的航迹和高度进行实时监测和调整，通过这种方式可以确保无人机在飞行过程中始终保持稳定，获取高质量的影像数据。此外，对于一些特殊地形，如山谷、陡峭的山峰等，需要采取特殊的航迹控制措施，以避免无人机受到气流等因素的影响，保证测量结果的准确性。

2.4数据的采集

在矿山地形测量中，数据的采集是至关重要的环节，通过运用无人机摄影测量系统，可以高效地获取高分辨率的影像和地面点云数据，对于后续的地形建模、资源评估和环境监测等任务具有重要意义。在数据采集过程中，首先需要确保影像和点云数据的准确性和完整性。在无人机航拍时，合理规划航线和航带，确保相邻航带或相邻航线之间有足够的重叠度，保证在后续数据处理时，能够准确地拼接和融合各个航带的影像和点云数据，从而提高数据处理的精度。为了实现高精度的数据采集，通常会采用高分辨率的相机或LiDAR设备进行测量，以捕捉到地面的细节和地形变化，为后续的地形建模和资源评估提供翔实的数据基础。同时还要对采集的数据进行预处理，例如去噪、滤波等操作，以进一步优化数据质量。

2.5数据处理和制图

在矿山地形测量中，数据处理和制图是关键的环节，而无人机摄影测量系统在这一环节中发挥着重要作用。通过专业的影像处理软件，可以对采集到的影像进行一系列的处理，包括几何校正、配准等，从而获取高质量的正射影像，这一过程至关重要，因为只有获取到高质量的影像，才能保证后续的三维建模和制图的准确性。具体来说，首先需要对无人机拍摄的影像进行预处理，包括去噪、增强对比度等，以提高影像的清晰度和可辨识度。然后，通过几何校正消除影像中的畸变和扭曲，确保影像的几何精度。接下来，通过配准技术，将不同角度和不同位置拍摄的影像对齐，形成一个完整的地理信息数据集。除了影像处理，点云处理也是无人机摄影测量系统的重要组成部分。点云数据是通过激光扫描等技术获取的空间数据，它能够提供矿山地形表面的详细信息。通过对点云数据进行过滤和配准，可以去除其中的噪声和冗余数据，保留有用的地形信息。在此基础上，通过三维重建技术，可以生成矿山地形的三维模型。这个模型能够真实地再现矿山地形的形态和特征，为后续的矿山设计和开采提供重要的参考依据。最后，基于处理后的数据，可以生成各种制图产品，如矿山地形图、数字高程模型（DEM）等，通过这些产品，可以了解矿山的地形地貌、地表覆盖物、地质构造等信息，为矿山的规划、设计、开采和环境保护提供科学支持。

2.6精度验证和质量控制

首先，对于精度验证而言，实地验证是关键环节。在矿山地区，选择若干具有代表性的实地点，通过传统的测量手段获取准确数据，然后与无人机摄影测量系统的测量结果进行对比。这种对比不仅有助于检验无人机摄影测量系统的准确性，还能为后续的采矿作业提供可靠的地形数据支持。其次，为了确保无人机摄影测量系统的数据采集和处理质量，必须进行严格的质量控制，包括定期对无人机设备进行检查和校准，确保其各项性能指标达到标准要求。同时，数据处理环节也需要进行质量控制，如数据筛选、图像拼接等，确保最终得到的测量成果符合实际需求。值得注意的是，质量控制不仅仅是对设备硬件和数据处理技术的要求，还包括对操作人员的培训和管理。操作人员的技能水平直接影响到无人机摄影测量系统的运行效果，因此必须加强培训和技能考核，确保操作人员具备扎实的专业知识和熟练的操作技能［3］。

3无人机摄影测量系统的发展趋势

无人机摄影测量系统在地形测量领域发挥着至关重要的价值和作用，极大地推动了测量事业的发展。首先，随着科技的不断进步，无人机摄影测量系统的技术还将会不断升级与改进，如无人机摄影测量系统中的相机、传感器等的性能越来越高，进而实现更高分辨率和更精确的测量结果;飞行控制系统和导航系统也随之实现智能化和稳定化，大幅度提高系统的飞行精度和安全性。其次，在未来的无人机摄影测量系统中，还将会朝着自动化和智能化方向发展，引入人工智能和机器学习技术等以实现更快速、准确的地形测量任务，提高无人机摄影测量系统的自主性和智能化水平。此外，在未来的系统中，还可能会采用多传感器融合的方式，结合云计算和大数据技术等获取更全面、详细的地形数据，进而为更复杂的地形分析和模型构建提供可能。最后，无人机摄影测量系统的应用领域还会逐步涉及农业、灾害防控、电力巡检等多个领域，使无人机摄影测量系统的应用场景更加丰富，极大地促进无人机摄影测量系统在地形测量领域的广泛应用与提升。

4结论

无人机摄影测量技术的有效运用可以准确定位地面目标并实现三维坐标转换。在实际工程中的应用，不仅可以提高工作效率和经济效益，还具有一定的实用价值和推广价值。通过对无人机摄影测量在矿山地形测量中的具体应用展开分析，旨在为相关工作人员提供参考，期望无人机摄影测量技术能够在测量事业中得到更大发展，为我国的经济建设作出贡献。

参考文献：

［1］王娣.无人机倾斜摄影测量在矿山测量中的应用探讨［J］.世界有色金属，2023（3）：3436.

［2］郭君红.测绘地理信息技术在地质勘查工作中的应用发展探讨［J］.现代盐化工，2022，49（3）：8688.

［3］陈亚仙.无人机摄影测量系统在矿山地形测量中的应用优势及实践研究［J］.中华建设，2023（8）：127129.

作者简介：吴慧敏，女，安徽蚌埠人，测绘工程师，本科，研究方向：测绘工程和航空摄影遥感。