矿区地质测量中无人机航测的应用

　　本篇青海地质论文分析无人机航测技术在地质环境治理中的应用，无人机虽然有许多优点，但也存在难以克服的问题，由于抗风和抗气流的能力差，飞行不稳定，在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大。同时无人机应变能力差，不能对付意外事件，如高海拔或信号干扰时，易造成接收机与地面工作站失去联系等。但随着我国改革开放的逐步深入，经济建设的迅猛发展，在不久的将来这些问题逐步得以改善，不仅应用于地质环境治理方面，还有在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面将得到广泛应用，这也必将推动新的遥感技术的发展。

　　《地质学报》Acta Geologica Sinica(月刊)曾用刊名：中国地质学会会志，1922年创刊，为学术性刊物。刊登地质学及其相关学科的领域的研究成果，涉及地层学、古生物学、矿物岩石学、地球化学、构造地质、水文地质、第四纪地质等方面。读者对象为地质科学研究人员及地质院校师生。

　　无人机航测技术作为一项空间数据获取的重要手段，具有续航时间长、影像实时存储传输、分辨率高、机动灵活、相对于载人机来说，运输维护、作业成本等都较低等优点。目前大量应用于地质环境监测、高海拔矿区的测量工作中。文章通过实例分析，主要以无人机航测技术为主线，对于矿区地质环境治理方面的问题进行的探讨。

　　关键词：无人机;航空摄影测量;地质环境

　　大通煤矿经历百年的煤炭资源开发，导致矿区地表大范围沉降、塌陷，很大程度上影响了居住区域内广大群众的生产生活。为了消除和避免矿山环境地质问题造成的危害，国土部门已进行了地质环境的综合治理和棚户搬迁改造工程。无人机主要用于在项目区上空拍摄高精度图片，用于矿区搬迁前后以及预防滑坡、泥石流的评估等方面及时提供动态资料和数据，对于矿山地质环境治理工作的开展有很大作用。此次航摄海拔高、周期短、任务重，采用传统测量方法，其劳动强度大、作业程序复杂，功效低，采用无人机能及时获取地质环境治理前、后不同时段的正射影像图，成图速度较快，信息反馈及时，对于矿山地质环境治理工作的开展提供了

　　便利。

　　1　基础控制测量

　　基础控制测量按常规GPS四等测量进行，四等GPS控制网的观测是高程网和平面控制网同时进行，平差计算时平面控制网和高程网同时进行，采用中海达V8GPS接收机随机HDS2003数据处理软件包在计算机上进行解算。最后结算出平面系统为1980西安坐标系，高程系统为1985国家高程基准的成果，且对GPS网平所有的同步环、异步环及重复基线闭合差进行全面检查，完成结算后进行各项精度指标进行统计。

　　像控点测量采用单基站RTK方法进行，在GPS四等点上设站，采用原有四等控制点求取整测区七参数。平面的转换残差均小于3cm，高程拟合残差均小于5cm。移动站采样间隔为2秒，直接测出像控点的三维坐标，取两次测量的平面坐标中数和三次高程中数为最后成果。

　　2　无人机航空摄影

　　本次无人机航摄分两个架次进行，布设21条航线，总航程140公里，获取照片资料1762张。像片航向重叠度为70%，旁向重叠为45%，旋偏角控制在12°一下。测区面积为16km2，地面分辨率为0.10m，确定航线行间距为490m，曝光间隔为163m，航行高度为550m，航线弯曲度为 0.58%。相邻像片的航高差为2.0m，最大航高和最小航高之差为5.4m。

　　2.1　像控点布设

　　像控点的布设采用两种方法，一是在四等GPS控制点上布设地标，二是利用航片进行刺点。

　　2.2　像控点测量

　　采用单基站RTK方法进行，在已知点上设站，采用原有四等控制点求取整测区七参数，求取七参数时，对选用的已知点的可靠性进行了检核和优选。平面的转换残差均小于3cm，高程拟合残差均小于5cm。移动站采样间隔为2秒，直接测出像控点的三维坐标，取两次测量的平面坐标中数和三次高程中数为最后成果。

　　2.3　内业数据处理

　　利用无人机航空摄影资料和像控成果，在全数字摄影测量工作站Pixel Grid软件中进行空中三角测量计算;将空三成果导入Virtuozo摄影测量工作站，恢复立体模型，对影像进行判读，按照相关规范及要求，对地物、地貌要素进行了采集，输出符号化的分幅采集数据;参照已有成果及正射影像，依据项目设计、相关图式、规范等技术要求，在基于AutoCAD平台的图形编辑软件 CASS上对立测采集数据进行图形初编、图廓整饰，形成DWG格式的DLG数据成果。

　　(1)数字高程模型(DEM)制作。此次DEM的制作是用采集数据(先对采集数据进行编辑，删除无用数据)直接反生出来，保证精度和DLG数据一致。作业流程是先收集DLG的三维数据，转换成DXF格式，利用专业软件进行内插生成DTM，最后生成DEM。

　　(2)数字正射影像图(DOM)制作。利用Orthomosaic正射影像制做软件。

　　4　精度分析

　　影像资料经过检核后影像色彩均匀清晰，颜色饱和无云影和划痕，层次丰富，反差适中，检核结果都能达到航向70%，旁向40%的设计要求。经检查像片倾斜角大部分小于4.5°，出现超过8°的航片不多于总数的1.3%。

　　空中三角测量采用PixelGrid软件，通过光束区域网整体平差，得到加密点坐标成果及相片外方位元素。在解析空三加密过程中，空三加密 1323张航片。1︰1000数字线划图采集编辑及正射影像图16Km。绝对定向精度：像控点误差平面最大的是±0.201m;高程最大为±0.210m。

　　DOM平面精度检测，成图范围内采用对保密点的检测，并计算出单点检测较差及中误差。共用到84个检查点，其中单点误差最小点为64单点较差值为0.02m，单点较差最大点为74误差值为0.681m。检查点较差中误差依据下列公式进行计算：

　　计算出正射影像图DOM检查点较差中误差为0.153m。

　　5　无人机的应用

　　数字地质环境治理是地质环境治理信息化管理的重要手段，它的建设需要基础地质环境治理信息数据，包括遥感影像、地形图件和高程数字模型数据等，而以往采用传统的技术手段管理，周期长、成本高，影响了地质环境治理的需要，利用无人机可以能及时获取这些成果，省时、省力，高效获取图件，满足地质环境治理的需求。

　　地质环境治理恢复检查的主要手段。环境治理与恢复是目前地质环境治理的主要工作之一，由于治理难度大，检查手段落后，一直以来都困扰着各个部门。低空无人机由于可以搭载多种传感器，因此可以根据需要对目标获取如雷达、真彩色、多光谱等多种遥感数据，经计算机处理，进行定性或定量分析地质环境的治理恢复的真实现状，为管理者提供决策依据。

　　地质环境资源保护与利用有效监测措施方法。由于矿山资源的稀缺性和不可再生的特点，使得矿产资源越来越珍贵，因此也给资源的合理利用带来了管理与开发的难题，尤其近年来出现了多起乱采、乱挖矿山的现象，特别是有一些无证开采的矿山靠人力监督已经无能为力，需要高科技的手段才能有效管理，无人机的出现无疑给资源管理带来了曙光，利用这种技术可以实现空中监视、拍摄取证的效果，这样就可以有效的实现监管，有力地打击违法开采资源的活动。实现维护和保护地质环境目的。

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文章名称： 矿区地质测量中无人机航测的应用

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