无人机倾斜摄影测量在矿山地质中的应用分析

无人机倾斜摄影测量在矿山地质中的应用分析

发表时间：2019-11-29T14:30:29.630Z 来源：《工程管理前沿》2019年21期作者：王靖伟李召龙潘莉许霄霄[导读] 倾斜摄影测量在国内发展较晚，其通过无人机搭载一个竖直镜头和多个倾斜镜头，从不同角度采集影像，不仅能获取清晰的顶部信息，同时还获得完整的侧面纹理摘要：倾斜摄影测量在国内发展较晚，其通过无人机搭载一个竖直镜头和多个倾斜镜头，从不同角度采集影像，不仅能获取清晰的顶部信息，同时还获得完整的侧面纹理，后期生成的三维模型能从多角度进行信息量测，直观性强，精度高。该技术已在城市规划、文物保护等

领域内取得了不错的效果，但在矿山地质测量中鲜有应用。基于此，笔者尝试将倾斜摄影测量技术应用到矿山地质中，详细阐述其内外业操作流程，通过得出的三维模型进行分析，并依据模型仍然能获取竖直摄影中的传统成果，达到真正的“一模多用”。关键词：无人机倾斜摄影测量；矿山地质；应用前言：中国是矿产大国，矿物种类多，分布广，开采及治理水平参差不齐。处理不当会引起资源浪费、环境污染等问题，甚至导致地质灾害，威胁生命财产安全。为了监督合理开发，检查私挖乱采，保护环境杜绝灾害的发生，需要摸清中国现阶段矿山地质情况，类如计算储量、定边定界等工作成为重中之重。因此无人机倾斜摄影测量技术的运用使数据成果既有很高的精度，还具备直观性，多方兼顾，达到良好的效果。

1优势

(1)定位精度。

众所周知，测量数据都存在误差，在必要观测条件下无法对误差进行消除和减弱，因此需要进行多余观测，倾斜摄影测量在相同条件下的数据量是竖直摄影的2～5倍，大大增加了多余观测，提高了精度。另外，阿贝比长原理规定:量测长度时尺子与目标平行则结果最优，角度越大则误差越大。而对摄影测量而言，如图1所示，O1、O2为两个不同角度的摄影中心，其摄影基线与目标越接近平行即光轴与目标尽可能垂直，则测量精度越高。传统摄影测量只从竖直方向观测，其基线平行于XY平面，因此该模式下的目标在XY方向精度最高，而与XZ、YZ平面角度过大使在Z方向的精度成为传统摄影的短板。倾斜摄影测量增加了大角度影像观测，其摄影基线与XZ、YZ平面的夹角大幅度减小，对某些特殊侧面甚至接近平行，由此不仅提高了Z方向精度，而且进一步减小了X、Y方向的误差。同时多方位的拍摄更好地获取了目标侧面的纹理，实现了不同角度信息的互补，对轮廓的还原效果更优。

(2)成果质量。

传统竖直摄影测量生成的基本都是二维平面数据，分析起来较为困难，对技术经验要求较高，某些盲区还需要后期现场补测调绘。而倾斜摄影测量的成果以三维模型为主，在高精度的数字表面模型DSM基础上进行纹理映射，直观性强，使用者能够方便地在模型上对矿山地质的剖面、沟坎、坡向线进行分析，对不同种类的区域例如采矿区、找矿区、废弃物堆积区等区域的判读率也提高了很多，此外还可以在模型上绘制传统竖直摄影测量生成的数据成果。因此，倾斜摄影测量为从业者提供了更加全面的基础数据。2技术流程

2．1外业采集

由于建模对精细度要求很高，而旋翼机较固定翼飞行高度低，速度慢，能够很好地拍摄目标纹理，因此在飞行平台的选取上以旋翼机为主。相机应搭载多镜头，即1个下视镜头和数个倾斜镜头，通常以5镜头为主。根据测区地形规划航线，重叠度应在70%以上，分辨率应设定在5cm以内，并以此定义航高。若测区面积较大，单个架次无法完成时，应当在架次之间保留1～2条航线的重叠，以便后期能准确拼接。设定完毕后，飞机按航线飞行进行拍摄，其后检查像片是否有大量曝光、云烟遮挡现象，有无漏拍、序号与POS信息是否对应等情况，合格后便可进行下一步的处理。2．2内业处理

由于现今倾斜相机还不能计算自身POS，只有下视镜头具有位置姿态信息，因此只能通过下视镜头和倾斜镜头的位置关系计算所有像片。将像片加载进相关建模软件，分别进行空中三角测量(简称空三)、点云匹配、DSM生成、表面重建、纹理映射等，生成最终的三维立体模型。同时，在该模型基础上，利用第3方软件，生成传统竖直摄影常出的数字正射影像DOM和数字线划图DLG，可谓是一模多用。倾斜摄影技术路线如图2所示。