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          露天礦山測繪中無人機航測的優勢與使用

          時間:2020-11-27 來源:石化技術 本文字數:2844字
          作者:李森,張斌 單位:山西煤炭進出口集團河曲舊縣露天煤業有限公司

            摘    要: 科學技術不斷發展背景下,機械生產已經逐漸替代了人工生產模式。其中,無人機航測技術的到來,給露天礦山測繪帶來了新的突破,不僅測繪精度高,同時也提升了測繪安全性和效率;诖,本文首先分析無人機航測在露天礦山測繪中的優勢,進而探究無人機航測在露天礦山測繪中的應用方法。

            關鍵詞: 無人機; 測繪; 露天礦; 應用;

            礦產行業作為推動國民經濟發展的支柱型產業,其中,礦山測繪作為礦山開采的前提條件,如何保證露天礦山測繪質量成為了行業熱點討論話題。無人機作為當今一種新型航測技術,相比傳統的人工測繪方法,其具有隱蔽性強、機動性好、效率高、操作簡單等優勢,可以滿足大比例尺成圖要求。無人機航測技術一套完善的測繪系統,包含了中央處理器、攝像系統、數據傳遞與接收系統、數據分析系統等,保證了作業精度和效率,在露天礦山測繪中有很大的發展空間。

            1、 無人機航測在露天礦山測繪中的優勢

            1.1、 操作靈活

            無人機技術在多年發展中已經朝多功能化、集成化法向發展,無論是從技術層面還是使用便捷層面,無人機航測相比人工測繪均有很大的優勢。如今無人機設備體積更小,攜帶和操作更加方便,可以根據露天礦山測繪要求更換功能模塊,從而更好的滿足測繪要求。

            1.2 、精度高

            露天礦山由于地質條件復雜、勘察風險高,存在很多人工難以到達的區域,而無人機抗側技術則可以高質量完成測繪工作。通過配備高分辨率攝像機和低空飛行信息采集方法,可以提升畫面采集精度、提高了工作效果。因此,無人機航測技術的應用可以讓采集數據更加精準,并且借助計算機軟件形成可視化信息,在后續礦采設計、礦山施工發揮更高的效能[3]。
           

          露天礦山測繪中無人機航測的優勢與使用
           

            1.3 、應急性強

            露天礦山測繪工作中存在很多的繁瑣環節,難免遇到測繪中的不確定因素,此時就要做好應急工作。常規的人機航測中,受到露天礦山的多方因素影響,一旦發生了應急情況,往往無法第一時間采取應對措施,造成人員、資金等損失問題。而應用無人機航測技術,在面對應急情況處理有著更加優異的表現,優于無人機是遠程操控、隱蔽性強,遇到緊急情況可以快速撤離,大大降低了人、財、物的損失,還可以節省空間成本。

            2 、無人機航測系統構成

            無人機航測系統主要包含:無人機起飛平臺、飛行控制系統、數碼相機、地面站、無線通信、地面數據處理系等。飛行平臺采用了無人機設備,控制系統采用專業的微型無人機控制系統,攝像系統搭載高像素、高分辨率數碼單反相機,在無人機飛行過程中,飛行控制系統控制相機快門實現定點曝光,采用固定光圈確保物鏡畸變參數更加統一[1]。

            為了提升露天礦山測繪效率、實現安裝生產目標,要做好無人機航測設計工作,采集1:2000數字線劃圖,對無人機航測系統進行試飛驗證礦山數據采集精度。除了要做好無人機航線設計和數碼相機調整,還要在地面上指定位置設置控制點,通過區域網空中三角測量自檢方法,計算出系統誤差根源,對像點位置坐標值進行修正,確定內方位元素、物鏡光學畸變數值,保證相機標定精度,將標定結果應用到無人機航測系統中,這樣即可借助無人機航測系統在區域大比例尺地形圖中采集高精度數據信息。

            3 、無人機航測在露天礦山測繪中的應用

            無人機航測在露天礦山測繪中應用,必須要保證航測準備充分,設計好飛行航線、精準布孔像控點,嚴格控制無人機的航測過程,并對所測圖像數據精度進行校核和轉換,這樣才能夠保證無人機航測質量。

            3.1、 航測準備

            要保證無人機航測準備工作足夠充分,做好航測計劃、設備質量檢驗、相機校驗等工作。計劃當中,借助GPS定位技術將礦山限位疊加,確定露天測繪任務范圍,掌握礦山的地形情況、礦產分布情況,還要通過前期勘察判定是否存在空中管制,確定無人機平臺設計區域,針對可能遇到的緊急事故制定應急預案。在指定位置搭設好飛機運行平臺[2]。

            3.2 、航線設計

            在礦山測繪分辨率選擇中,要結合不同比例尺成圖標準以及礦山地形條件、基高比、測圖等高距等信息,在確保成像精度滿足設計標準基礎上,盡可能減少成像周期。相比傳統的人機測繪來說,無人機航測設備體積更小,因此電池規格也會縮小,影響了單次航測面積、傳感器像幅,如果是采用電驅無人機,因為續航問題可能無法一次性測繪完成,這就要進行分區航測,對露天礦山測繪區域進行劃分。在區域劃分中,要保證航測布設與飛行路線保持一致,以航測航高為基準,要求分區地形高差在航高1/6以內,保持航線足夠平直的基礎上,最大程度上區分跨度,并覆蓋整個礦山測繪區。

            3.3、 像控點布設

            為了滿足無人機航測精度,要嚴格控制像控點,可以采用直徑為60cm的圓形像控點,并用白石灰粉標記像控點。航線間隔控制在1km以內,每隔一個航線布置平高點。如果無特殊情況下,要在航向、旁向6片重疊范圍設置像控點,保證像控點共用性。分區重疊部位也要布設像控點,提升像控點利用率。借助RTK設備對每個像控點布置精度進行檢測,通過2次測量取均值后作為標準點,確保整體精度[3]。

            3.4、 航測

            由于露天礦山區域風力較大,并且風力會影響最終測繪成像,因此要保持風力不超過4級情況下開展航測工作。在無人機飛行中地面監測站實時觀測無人機飛行仰俯角、航向角、橫滾角等參數,如果無人機長時間無法校正飛行參數,要立刻召回重新飛行。無人機航測中會生成原始圖、圖片參數、航線、相片結合圖、CNSS數據,這些都會影響最終的測繪質量。要求最終航測結果成像清晰、反差適中、色調柔和、層次分明,在圖像放大之后可用肉眼看到礦山地物形象和礦產分布,更好的滿足模型標準。

            3.5 、測繪精度分析

            可以借助INPHO全數字攝影系統實現空三加密,根據無人機實際飛行狀況、像控點布設情況,設置相應的區域網加密,將航測數據整理之后,借助INPHO軟件中Match-AT模塊,導入航測數據參數,系統會自動生成圖形,匹配相應的連接點,計算出航測區域的網平差,最后再導入加密成果、mapmatrix文件,即可形成露天礦山立體數據模型。在高程差精度檢測中,將無人機航測數據倒入到軟件中生成DTM,在中樁中摻入高程值,和RTK檢測高程值對比,這樣即可得出高程差,并在坐標系中呈現,x坐標為高程差區間、y坐標為中樁點數與差區間對比。比較差數值與航測精度直接掛鉤,通常比較差比重控制在5%即為航測合格[4]。誤差檢測可參照《低空數字航空攝影測量內業規范》進行,通過分析定向點、連接點誤差,計算平差結果計算測繪區域飛機航高,即可對影像結構精度進行校驗,分析檢測結果是否可以滿足1∶2000地形圖測圖標準。通過以上操作流程,即可提升無人機航測在露天礦山的應用精度,得到十分清晰的影像數據,在小區域大比例尺地形測繪中有著很大優勢。

            4、 結束語

            綜上所述,為了能夠保證露天礦山測繪質量,加強無人機航測技術的研究有著重要意義。在無人機應用當中,需要做好前期準備工作,設計好飛行航線,保證像控點布置精度,加強航測過程控制,分析航測結果精度,做好每個細節工作,這樣才能夠提高無人機航測在露天礦山的使用效能,保證露天礦山測繪工作順利完成。

            參考文獻

            [1]張金波.探究無人機航測在礦山測繪中的運用[J].科技創新與應用,2017(3):66-67.
            [2]李傳兵.探究無人機航測在礦山測繪中的運用[J].山東工業技術,2017(20):148-149.
            [3]劉偉.測繪新技術的在礦山測量中的應用分析[J].石化技術,2020,27(2):356+362.

            原文出處:李森,張斌.無人機航測在露天礦山測繪中的應用[J].石化技術,2020,27(09):117-118.
          相關標簽:測量學論文
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