淺析無人機在南溫河鎢礦區探礦中的應用

　0 前 言

　　無人機測繪使用成本低、反應速度快、易于移動轉場，對復雜的野外測繪環境有很好的適應力，不僅可以完成傳統飛機的航攝任務，而且可以進入傳統手段無法覆蓋到的領域， 很好地彌補了傳統測繪數據獲取手段的缺陷。它機身小巧、 結構簡單，地面站規劃航線自主飛行拍攝，可靈活應對整個航攝工作?；诖耍P者以南溫河鎢礦區探礦權 1 ∶ 2 000 地形圖測量為例，就無人機如何在其中有效應用進行分析。

　　此次所進行的南溫河鎢礦區探礦權地形圖測量，以 1∶ 2 000 比例為準利用無人機進行航測數字化地形圖。為了保證無人航空攝影測量符合 GB / T 7931 - 2008《1∶ 500、1∶ 1 000、1

　　∶ 2 000 地形圖航空攝影測量外業規范》的要求，首先對該測區實際情況進行分析，明確無人機測量范圍和測量內容; 其次根據確定的測區范圍( 探礦權界) 和測區地形的特殊性( 90% 的山地和丘陵地) 適當外擴飛行范圍，以保證飛行的完整性; 最后規劃飛行航線、選定日期、進行外業航攝工作。

　　1 無人機在該地形圖測量中的具體應用

　　1. 1 測區概況

　　測區位于云南省文山州麻栗坡縣( 北緯 22°56. 5' ～ 22° 59. 2'，東經 104° 39. 8' ～ 104° 42. 1') ，探礦權面積約 11. 78

　　km 2 ，區域海拔為 900 ～ 2 300 m，地形坡度 15° ～ 25°，測區內農村居民地較為集中，人工建筑物較少，農田、山地成片相連，樹林密集無規則，地貌切割深度較大，地形測量困難類別為Ⅳ、Ⅴ級之間，天晴時陽光充足，紫外線較強，對測量人員的皮膚有傷害，霧大，全年霧天約有 5 個月之久，6 ～ 9 月的天氣有利于開展測量工作，但是也伴隨著雨季，天氣變化無常， 測量條件惡劣，開展工作難度大。測區有公路通達主要居民地，上山僅有較少的騾馬小道，通視困難，開展工作難度大。

　　1. 2 技術路線

　　對測區范圍內的地物、地貌采用內、外業結合的方法進行攝影測量法成圖。先根據測區無人機拍攝的的航空影像 資料進行外業像控測量，再利用數字航片，在 Virtuozo 數字攝 影測量系統上采用光束法區域網空三加密對外業像控成果 進行加密，建立測區各模型的立體像對，進行全要素數字地 形圖測繪; 測圖采集時，根據圖幅位置引入恢復相應的模型， 并對各類地物要素進行采集，利用相關軟件進行編輯、檢查、 生成初步數字化地形圖。為生成全要素數字化地形圖，需要 在其基礎上派外業人員到實地進行調繪。重點需要將地名、 房屋的層數、線狀地物、點狀地物、植被等調繪到圖上并對新 增地物進行補測; 最后根據調繪成果進行內業編輯。

　　1. 3 航空攝影

　　采用 Quickeye ( 快眼) II 型無人機搭載尼康 D800 ( 35 mm) 數碼航攝儀進行攝影作業，又布置大量的地面控制點， 然后對航飛數據通過區域網空中三角測量的自檢法來計算全部系統誤差根源對像點位置坐標的綜合改正，從而確定內方位元素和物鏡的光學畸變值，實現相機的高精度標定; 由于天氣等原因，實際飛行 4 個架次完成此次航拍作業任務， 獲取有效原始影像 1 539 張。

　　1. 4 像控測量

　　1. 4. 1 像控點的布設

　　探礦權區域平高點按區域網布點，每條航線 5 條基線布設一對平高點，點位左右偏差不偏離一條基線。共布設 78 個平高點，滿足 GB / T 7931 - 2008《1 ∶ 500、1 ∶ 1 000、1 ∶ 2 000 地形圖航空攝影測量外業規范》的要求。探礦權區域的像控 點合并布設，分 5 個區域布設，分布見圖 1。

                                    a 區域一                                                                                                     b 區域二

                                  c 區域三                                                                                                      d 區域四

                                                                            e 區域5

圖1 區域布設分布

　　1. 4. 2 像控點的判刺及整飾

　　該項目為無人機航飛數據，得到的像片像幅較小，像控 所用到的像片數量多。只進行了用于內業加密判讀使用的 電子資料整理，未進行像片整飾。外業利用打印出來的像片 鑲崁圖選測像控點，不刺點，在圖上對點位作標識，現場做點 之記用文字和略圖來說明點位位置，并對點位進行了實景拍攝。

　　1. 4. 3 像控點的聯測

　　像控點聯測以本次在測區布設的 的 D、E 級GPS 控制點為起算，采用 GNSS RTK 作業方式方法，采用重復 3 次觀測的方法進行測量，3 次結果均為固定解，取用其平均值作為最終結果。

　　1. 5 空三加密

　　空三加密采用 DPGrid 軟件完成，平差運用了光束法平差?？杖用芙涍^像點連接、平高點量測、平差計算等過程。 外業平高點文件和相機文件輸入無誤后開始量測外控點，外 控點的量測由專業人員進行，并由另外一位專業人員檢查。 量測完后進行最終的平差解算，首先將物方標準方差權減 小，進行粗差的消除，然后逐步提高物方權重，確保粗差被全 部探測出來，最后設定合適的權值平差，輸出空三結果。探 礦權區域共分 4 個空三加密區。空三加密操作流程如圖 2 所示。

圖2 空三加密操作流程

　　本測區在空三加密后經過外業調繪與補測、DLG 數據生產、DLG 數據編輯達到了質量檢查的標準。

　　1. 6 成果質量檢查

　　1. 6. 1 數據源的質量檢查

　　航片最小航向重疊度 > 65% ; 最小旁向重疊度 > 35% ; 像片傾角 < 5°; 像片旋偏角 < 5°; 絕對航高差 < 30 m 。影像較為清晰、色彩適中，符合規范要求，相機文件齊全，控制點 數據完整、加密成果準確無誤。

　　1. 6. 2 像控點檢查

　　像控點分 5 個區域，按區域網布點方法布設，基線跨度符合航向和旁向的基線跨度要求，點位在像片上的位置符合 規范要求。像控點成果采集，運用 GNSS - RTK 測量方法，采用重復觀測取平均值法，操作符合 CH / T 2009 - 2010《全球定位系統實時動態測量( RTK) 技術規范》要求，最終成果精度可靠，滿足規范要求。

　　1. 6. 3 空三加密檢查

　　空三加密的方法正確，流程清晰，內業主要檢查定向精度與接邊差的限差是否符合規定要求。

　　根據相應數據測算出定向點的中誤差及最大誤差，連接 點的中誤差及最大誤差，參照 CH / Z 3003 - 2010《低空數字航空攝影測量內業規范》，再加上計算出的平差結果來綜合 分析出在此礦區測繪中無人機飛行器的行高，對立體影像結 果的精度加以檢驗，將其結果比對要滿足 1 ∶ 2 000 的地形圖測圖標準要求。無人機航測在本測區的應用完全符合所要 求的測量精度。

　　2 無人機在該項目應用中的優勢

　　使用無人機能夠在空中通過遙感進行控制，并結合計算機技術和圖像攝影技術，順利完成此項目的地形測量任務， 且無人機不需要測繪人員在飛機上工作，使得該測量工作更為安全可靠。

　　因為無人機體型小，升空時間短，不需要專用的升降氣 跑場地就可以升空正常運行，且按照事先制定好的飛行線路 自動飛行。因無人機的機動性、靈活性和穩定性，很好地解 決了該測區地形復雜、交通不便的難題，順利獲取了遙感 數據。

　　運用高分辨率多角度的影像進行測量。無人機內自動 搭載了高精度數碼成像設備，可以對傾斜、垂直和水平等各 個方向進行攝影成像，從而順利解決了該測區通視困難的問 題，獲取了有效的測量數據。

　　此測區位于中越邊界，若使用傳統的大飛機航攝，飛機 租賃、機場管理、空域申請等流程過于復雜，對云層分布的要 求也相對較高。而無人機的飛行標準一般控制在為 1 km 以下，在工作過程中可以不申請空域，直接飛行有助于減少作 業周期，因此，該項目在時間緊、任務重的情況下，采用無人 機測量技術大大縮短了工期，使得該項目按期完成。

　　3 結束語

　　綜上所述，在南溫河鎢礦區探礦權 1 ∶ 2 000 地形圖測量中采用無人機航空攝影測量技術，可以減少大量的人力物 力，拍攝出來的影像真實、客觀、準確。采用無人機航空攝影 測量，使得本次的項目工期縮短、成本降低，且獲取的影像數 據準確、無誤，可以應用到此項目中。實踐表明，在地形較為 復雜的礦山地形測量中采用無人機航空攝影測量技術，協助 完成了人工無法完成的測繪工作，且大大地節省了測繪人員 野外測繪的工作量，取得了巨大的社會和經濟效益，是值得推廣和應用的。