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浅析无人机在南温河钨矿区探矿中的应用

时间:2019-11-11 16:58:28编辑:佚名来源:互联网栏目:探矿点击数(0)已有0人评论 加入收藏

  0 前 言

  无人机测绘使用成本低、反应速度快、易于移动转场,对复杂的野外测绘环境有很好的适应力,不仅可以完成传统飞机的航摄任务,而且可以进入传统手段无法覆盖到的领域, 很好地弥补了传统测绘数据获取手段的缺陷。它机身小巧、 结构简单,地面站规划航线自主飞行拍摄,可灵活应对整个航摄工作。基于此,笔者以南温河钨矿区探矿权 1 ∶ 2 000 地形图测量为例,就无人机如何在其中有效应用进行分析。

  此次所进行的南温河钨矿区探矿权地形图测量,以 1∶ 2 000 比例为准利用无人机进行航测数字化地形图。为了保证无人航空摄影测量符合 GB / T 7931 - 2008《1∶ 500、1∶ 1 000、1

  ∶ 2 000 地形图航空摄影测量外业规范》的要求,首先对该测区实际情况进行分析,明确无人机测量范围和测量内容; 其次根据确定的测区范围( 探矿权界) 和测区地形的特殊性( 90% 的山地和丘陵地) 适当外扩飞行范围,以保证飞行的完整性; 最后规划飞行航线、选定日期、进行外业航摄工作。

  1 无人机在该地形图测量中的具体应用

  1. 1 测区概况

  测区位于云南省文山州麻栗坡县( 北纬 22°56. 5' ~ 22° 59. 2',东经 104° 39. 8' ~ 104° 42. 1') ,探矿权面积约 11. 78

  km 2 ,区域海拔为 900 ~ 2 300 m,地形坡度 15° ~ 25°,测区内农村居民地较为集中,人工建筑物较少,农田、山地成片相连,树林密集无规则,地貌切割深度较大,地形测量困难类别为Ⅳ、Ⅴ级之间,天晴时阳光充足,紫外线较强,对测量人员的皮肤有伤害,雾大,全年雾天约有 5 个月之久,6 ~ 9 月的天气有利于开展测量工作,但是也伴随着雨季,天气变化无常, 测量条件恶劣,开展工作难度大。测区有公路通达主要居民地,上山仅有较少的骡马小道,通视困难,开展工作难度大。

  1. 2 技术路线

  对测区范围内的地物、地貌采用内、外业结合的方法进行摄影测量法成图。先根据测区无人机拍摄的的航空影像 资料进行外业像控测量,再利用数字航片,在 Virtuozo 数字摄 影测量系统上采用光束法区域网空三加密对外业像控成果 进行加密,建立测区各模型的立体像对,进行全要素数字地 形图测绘; 测图采集时,根据图幅位置引入恢复相应的模型, 并对各类地物要素进行采集,利用相关软件进行编辑、检查、 生成初步数字化地形图。为生成全要素数字化地形图,需要 在其基础上派外业人员到实地进行调绘。重点需要将地名、 房屋的层数、线状地物、点状地物、植被等调绘到图上并对新 增地物进行补测; 最后根据调绘成果进行内业编辑。

  1. 3 航空摄影

  采用 Quickeye ( 快眼) II 型无人机搭载尼康 D800 ( 35 mm) 数码航摄仪进行摄影作业,又布置大量的地面控制点, 然后对航飞数据通过区域网空中三角测量的自检法来计算全部系统误差根源对像点位置坐标的综合改正,从而确定内方位元素和物镜的光学畸变值,实现相机的高精度标定; 由于天气等原因,实际飞行 4 个架次完成此次航拍作业任务, 获取有效原始影像 1 539 张。

  1. 4 像控测量

  1. 4. 1 像控点的布设

  探矿权区域平高点按区域网布点,每条航线 5 条基线布设一对平高点,点位左右偏差不偏离一条基线。共布设 78 个平高点,满足 GB / T 7931 - 2008《1 ∶ 500、1 ∶ 1 000、1 ∶ 2 000 地形图航空摄影测量外业规范》的要求。探矿权区域的像控 点合并布设,分 5 个区域布设,分布见图 1。

                                    a 区域一                                                                                                     b 区域二

                                  c 区域三                                                                                                      d 区域四

                                                                            e 区域5

图1 区域布设分布

  1. 4. 2 像控点的判刺及整饰

  该项目为无人机航飞数据,得到的像片像幅较小,像控 所用到的像片数量多。只进行了用于内业加密判读使用的 电子资料整理,未进行像片整饰。外业利用打印出来的像片 镶崁图选测像控点,不刺点,在图上对点位作标识,现场做点 之记用文字和略图来说明点位位置,并对点位进行了实景拍摄。

  1. 4. 3 像控点的联测

  像控点联测以本次在测区布设的 的 D、E 级GPS 控制点为起算,采用 GNSS RTK 作业方式方法,采用重复 3 次观测的方法进行测量,3 次结果均为固定解,取用其平均值作为最终结果。

  1. 5 空三加密

  空三加密采用 DPGrid 软件完成,平差运用了光束法平差。空三加密经过像点连接、平高点量测、平差计算等过程。 外业平高点文件和相机文件输入无误后开始量测外控点,外 控点的量测由专业人员进行,并由另外一位专业人员检查。 量测完后进行最终的平差解算,首先将物方标准方差权减 小,进行粗差的消除,然后逐步提高物方权重,确保粗差被全 部探测出来,最后设定合适的权值平差,输出空三结果。探 矿权区域共分 4 个空三加密区。空三加密操作流程如图 2 所示。

图2 空三加密操作流程

  本测区在空三加密后经过外业调绘与补测、DLG 数据生产、DLG 数据编辑达到了质量检查的标准。

  1. 6 成果质量检查

  1. 6. 1 数据源的质量检查

  航片最小航向重叠度 > 65% ; 最小旁向重叠度 > 35% ; 像片倾角 < 5°; 像片旋偏角 < 5°; 绝对航高差 < 30 m 。影像较为清晰、色彩适中,符合规范要求,相机文件齐全,控制点 数据完整、加密成果准确无误。

  1. 6. 2 像控点检查

  像控点分 5 个区域,按区域网布点方法布设,基线跨度符合航向和旁向的基线跨度要求,点位在像片上的位置符合 规范要求。像控点成果采集,运用 GNSS - RTK 测量方法,采用重复观测取平均值法,操作符合 CH / T 2009 - 2010《全球定位系统实时动态测量( RTK) 技术规范》要求,最终成果精度可靠,满足规范要求。

  1. 6. 3 空三加密检查

  空三加密的方法正确,流程清晰,内业主要检查定向精度与接边差的限差是否符合规定要求。

  根据相应数据测算出定向点的中误差及最大误差,连接 点的中误差及最大误差,参照 CH / Z 3003 - 2010《低空数字航空摄影测量内业规范》,再加上计算出的平差结果来综合 分析出在此矿区测绘中无人机飞行器的行高,对立体影像结 果的精度加以检验,将其结果比对要满足 1 ∶ 2 000 的地形图测图标准要求。无人机航测在本测区的应用完全符合所要 求的测量精度。

  2 无人机在该项目应用中的优势

  使用无人机能够在空中通过遥感进行控制,并结合计算机技术和图像摄影技术,顺利完成此项目的地形测量任务, 且无人机不需要测绘人员在飞机上工作,使得该测量工作更为安全可靠。

  因为无人机体型小,升空时间短,不需要专用的升降气 跑场地就可以升空正常运行,且按照事先制定好的飞行线路 自动飞行。因无人机的机动性、灵活性和稳定性,很好地解 决了该测区地形复杂、交通不便的难题,顺利获取了遥感 数据。

  运用高分辨率多角度的影像进行测量。无人机内自动 搭载了高精度数码成像设备,可以对倾斜、垂直和水平等各 个方向进行摄影成像,从而顺利解决了该测区通视困难的问 题,获取了有效的测量数据。

  此测区位于中越边界,若使用传统的大飞机航摄,飞机 租赁、机场管理、空域申请等流程过于复杂,对云层分布的要 求也相对较高。而无人机的飞行标准一般控制在为 1 km 以下,在工作过程中可以不申请空域,直接飞行有助于减少作 业周期,因此,该项目在时间紧、任务重的情况下,采用无人 机测量技术大大缩短了工期,使得该项目按期完成。

  3 结束语

  综上所述,在南温河钨矿区探矿权 1 ∶ 2 000 地形图测量中采用无人机航空摄影测量技术,可以减少大量的人力物 力,拍摄出来的影像真实、客观、准确。采用无人机航空摄影 测量,使得本次的项目工期缩短、成本降低,且获取的影像数 据准确、无误,可以应用到此项目中。实践表明,在地形较为 复杂的矿山地形测量中采用无人机航空摄影测量技术,协助 完成了人工无法完成的测绘工作,且大大地节省了测绘人员 野外测绘的工作量,取得了巨大的社会和经济效益,是值得推广和应用的。

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