关于无人机倾斜摄影技术在露天矿山修复监测中的应用

摘要：为了开展矿山地质环境监测，进一步认识矿山地质环境问题及其危害，掌握矿山地质环境动态变化，预测矿山环境发展趋势，合理开发矿产资源、保护矿山地质环境、开展矿山环境综合整治、矿山生态环境恢复与重建、实施矿山地质环境监督管理。本文提出了倾斜摄影技术在露天矿山修复监测中的应用的意义，希望能以倾斜摄影技术推进露天矿山修复监测数据的采集，以期为相关人员提供参考。

关键词：倾斜摄影技术;露天矿山修复监测;应用

1.引言

长期以来，中国矿山测量工作大多采取数字化的现场测量模式，因此存在着现场强度高、工作过程繁琐、成本低、成本低等特点。同时劳动力耗费较高，生产成本高等。为达到其实用效果和精确度提供了保障，利用专业软件对采集到的数据进行自动处理，从而生成更多的露天矿山修复监测结果数据。因为在获得露天矿山修复监测数据时存在获得数据困难等问题，将无人机倾斜摄影技术应用于露天矿山修复监测具有诸多优势，为加快矿山修复提供了重要的数据支持。本文讨论和分析了无人机倾斜摄影测量在露天矿山修复监测研究中的应用。通过对露天矿山修复监测现状的调查，不仅可以了解矿山开采与修复的实际情况，而且可以科学合理地规划矿山开采中的诸多问题，这是保护矿山资源的重要途径。露天矿山修复监测需要很好地测量矿山开采与修复分布情况。无人机倾斜摄影测量技术的应用越来越广泛。

2.无人机倾斜摄影测量技术分析

今天，中国在许多领域取得了丰硕成果。露天矿山修复监测应用传统技术诸多不便，立体摄影是一种非常有效的立体摄影技术。矿山修复立体摄影决策是一个亟待解决的问题，传统的数字制图方法已不能满足露天矿山修复监测综合调查的需要。传统制图方法的效率和质量不能满足现代社会的发展需要。随着科学技术、矿山测绘的快速发展，我们将继续多元化。在这一时期，矿山测绘业面临着巨大的工作和时间压力。

2.1三维绘图

无人机倾斜摄影测量技术不仅可以获得高分辨率的侧面图像，而且可以丰富地物的上表面。这项技术结合了先进的现代技术，如三维重建和实时定位。利用倾斜角和垂直角可以快速准确地获取地物的空间信息和纹理信息。通过三维模型生成相应的真实场景。一般来说，斜向摄影主要通过五台摄像机获取地物的影像数据，其中一台负责获取地物的垂直影像数据。其他四台摄像机同时采集从不同方向俯视地球的物体的图像数据。倾角控制在40-60度之间，整个摄影系统由无人机加载。对于大型地面目标，可以在很短的时间内实现有效的图像数据采集。在计算机DLG数据中，用肉眼获取三维信息主要体现在对物体进行全方位、动态的符号化。同时，数据集具有一致的二维和三维符号，并集成了图形属性和图形库。在整个机組的采集过程中，参数根据模型设定，无变形、无误差、无泄漏、无位移。图纸中的对象应以比例和相应符号表示。将拐点连接到侧标志的中心，并切断轮廓线。在采集期间，图形对象不能按比例表示。在采集过程中，应通过标记中心来切割参考点。节点定位线不清晰，模型定位不准确。相关岗位必须科学标识。更好地完成额外的测试工作。

2.2航线设计

在实际的矿山综合调查中，无人机斜拍数据测量技术主要用于待测区域内影像控制点的布设，然后通过GPS-RTK对检测点和影像控制点进行测量。然后设计了无人机的飞行方案，并利用无人机倾斜相机获取图像数据。建立三维模型和文件对象模型，收集数据结果，通过将数据结果与实际控制数据的测量精度进行比较，验证飞行计划的实际可操作性。

2.3数据预处理

国外商用航空图像预处理主要包括颜色均匀性和光照均匀性处理、畸变校正等。航空三角测量利用POS系统提取的外方位元素，采用多角度拟合的方法自动匹配不同层次图像上同名点。

2.4数据的相关性

利用监测查询管理系统对露天矿山修复监测数据进行关联，主要是实现监测数据的集成管理，补充矿山修复监测数据。该系统集矿山修复监测数据采集和数据分析于一体。具有相关预测试比较等功能，具体实现步骤如下：基于无人机航测图，手工绘制矿山修复范围图，最终可以导出矿山修复所需的地块图。

3工程概况

北流市龙塘矿区水泥用石灰岩矿矿区位于北流市城区43°方向，直线距离约8km处。矿区一带属构造溶蚀峰丛谷地地貌，区内总体地势为中部高、四周低，山脊走向大致为北西～南东向，山峰标高+162～+396m，相对高差70～290m，自然坡度一般25°～35°，局部为陡坡，形成悬崖峭壁;峰丛周围谷地平缓开阔，地面标高在+90～+100m间。地表主要岩溶地貌形态石芽、溶洞、溶沟、溶槽以及岩溶漏斗等。

4.图像控制点布设与精度

在露天矿山修复监测的实践研究中，必须具备相应的影像控制点和无人机测角技术应用的前提条件。一般来说，有四种方法放置相关图像控制点。第一种方法是在整个测量区域均匀地放置图像检查点。第二种方法是将图像控制点放置在通过一组点测量的区域的角度处。第三种布置是在被测区域周围均匀布置图像控制点，通过点组在被测区域的拐角处布置相应的图像控制点。第四种布置是将相应的图像控制点放置在通过一组点进行测量的区域的拐角处。同时，图像控制点均匀布置在被测区域周围，少量控制点布置在被测区域内。为避免在测量过程中浪费大量时间，图像控制点分别设置为静止图像控制点和临时图像控制点，所有固定点的三维坐标由GPS系统获得。

露天矿山修复监测点的布设。对矿区及预测评估地形地貌景观和土地损毁的具体位置设置监测点，生产期内对露天采场、破碎平台、主运输道路和办公生活区等地段各布置2个监测点，则土地损毁监测共布置8个监测点。

含水层监测点的布设：根据预测评估采矿活动对地下含水层的影响和破坏程度较轻，采矿活动对水土污染影响较轻，结合矿区水文地质条件和地下水流场特征，在开采期共设置2个地下水质监测点和1个河流监测点，并对各民井进行水位监测。

土地损毁监测点的布设：生产期内对露天采场、破碎平台、主运输道路和办公生活区等地段各布置2个监测点，则土地损毁监测共布置8个监测点。

复垦效果监测点的布设：对露天采场、破碎平台、主运输道路、办公生活区等区域各布置2个监测点，则土地损毁监测共布置8个监测点。

為了保证三维模型的有效性和高精度，航向重叠控制在60%，横向重叠控制在70%，单航线上相邻两张照片的飞行高差控制在5m以内。最大、最小飞行高差控制在10m以内，弯道控制在3%以内。为了验证所获得的数据结果在无人机斜向摄影测量的实际应用中是否能够满足测量规范的精度要求。有必要选择相应的分界线，并使用分界线的边长来测试相关精度。通过对测量区域相关精度的计算分析，发现限位拉线边长、宽度误差为0.024m，长度误差为0.002m。相邻极限拉伸点之间的距离误差控制满足相关测量规范要求的精度，即该技术在相关工程实际应用中的精度较高。能够满足测量要求。

5.无人机倾斜摄影技术应用的优点

无人机倾斜摄影测量和三维激光扫描技术在露天矿山修复监测中的应用。该方法将地面三维激光扫描技术与无人机倾斜摄影测量技术相结合，采用传统的成图方法完成数据处理和精度测试，能够满足露天矿山修复监测的需要。矿山修复综合计量的内部运行模式和外部运行模式很多，但各有优缺点。多技术集成的运营模式可以利用各种数据的互补优势，提高整个运营过程的效率和准确性。无人机倾斜摄影测量作为获取空间数据的重要技术手段，能够满足我国露天矿山修复监测调查结果的精度要求。露天矿山修复监测的二维和三维调查是社会发展的必然趋势。无人机倾斜摄影测量技术代表了未来三维建模的发展方向，将在露天矿山修复监测中发挥越来越重要的作用。

摄影是测量技术领域的一项重要技术，这是满足人们信息需求的有效途径。从摄影的角度来看，倾斜摄影具有测量精度高、灵活性好、效率高、成本低等优点，它有着广泛的应用。

6结束语

综上所述，与传统技术相比，无人机倾斜摄影测量不仅节省了大量的人力物力，而且在工作效率、实际管理和测量精度等方面都有显著的表现。无人机倾斜摄影测量建立的三维模型能够真实反映矿山的相关信息，测量精度完全符合相关标准。适用于露天矿山修复监测综合项目的计量。

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作者简介：许靖（1979-），男，采矿工程师、本科 ，主要从事水泥企业、露天非属有山开采和矿山管理工作。