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摘 要：近几年来，伴随科学技术的不断发展和进步，信息技术与网络技术在智能技术中的应用也得到了蓬勃发展。无人机这种智能遥感设备的问世使人们的生活以及工作发生了很大改变。在矿区土地地形测量工作中，使用无人机的航测技术能够降低相关工作的难度，也能减少工作人员的工作量，而且使地形测量工作更加精准。本文主要对无人机航测技术在矿区地形测量工作中的有效应用进行分析。
关键词：无人机航测；矿区；地形测量；应用
中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0224-02
前 言
近几年来，随着我国科学技术进步速度的不断加快，信息技术、网络技术以及智能技术的有效结合也得到了良好发展。在信息与数据不断结合的当今时代，人们对工作效率提出了越来越高的要求，尤其是具有工作量大、难度高等特点的工种，更需要使用先进的技术来开展工作。在矿区生产和建设过程中，有计划的整治挖损、塌陷、压占等破坏土地的土地，使其恢复到可利用工作状态。农民对土地享有经营权、使用权和收益权。以往对小范围和矿区数字化地形图进行测绘的过程中经常采用全站仪结合GPS的全野外数字作业方式，此种方法不仅外业工作量较大，而且施工工期也较长，已经无法符合测绘工作对效率提出的要求，对于山高林密、库区或排土场下游等特殊区域，则不能满足需要了，不仅存在外业工作量大、工期长，而且存在人与仪器的安全隐患等问题，这时，便可以选择更先进的无人机航摄技术。本文利用无人机航测系统，对广西壮族自治区某矿区进行航空摄影测量，以期对我国矿区地形测量提供科学依据。
1 无人机航测技术简介
1.1 无人机航测原理
无人机航空摄影测量系统以获取高分辨率空间数据为应用目标，通过3S技术在系统中的集成应用，达到实时地观测能力和空间数据快速处理能力。无人机作为遥感平台，在进行航空立体成像时，飞机携带数码相机沿飞行线（或条带）获取垂直航空像片，在相隔一定距离的不同位置拍摄同一目标，存在视差可以构成立体像对，并可进一步获得立体模型，然后可以通过内业数字测图软件制作高精度的各种地形图。航拍可以采集0.05，0.1，0.2m等各种分辨率的正射影像图（DOM），经过后期的数字内业处理及数字测图后，制作符合国家标准的1：1000、1：2000、1：5000等各种比例尺的地形图。
1.2 整体技术流程
无人机是为航空摄影而搭建的平台，主要是为了获取到分辨率较高的空间数据，基于在系统内部集成应用3S技术而形成一种随时观测以及处理空间数据的能力。通过运用无人机可以起飞较快的特征以及其携带的定位装置，获得清晰度较高、稳定性较强的原始数码影像、拍摄照片的空间地点和姿态信息，并且同相机畸变参数相结合，利用特殊的空三软件及时地落实好匹配、平差以及拼接等方面的工作，以此来生成清晰矿区地质图，如果需要使用DLG线来画图，应该添加立体测图环节，通过立体测图软件将带有符号的DLG直接加工出来，并且能够直接符合入库要求。
1.3 矿用无人机工作流程
飞行计划：采用MAVinci Desktop软件来规划飞行，结束后上传至无人机上面就可以正式飞行。①影像的拍摄：在飞行过程中，控制器软件能够保证无人机对飞行前所规划的飞行轨迹进行自主跟踪；机载相机对影像进行自动获取并且将其存储在无人机上。②无需地面控制点的航空测图：无人机在飞行期间，边拍摄照片，边实施RTK测量，各张照片的位置信息均具备RTK固定解的精度。基于对精密测量时间与高精度定位技术的整合，使无人机在空中就可以实现对地面的控制。
1.4 无人机航摄的特点
1.4.1 数据处理费用较低
无人机搭载的影像处理设备不需要太高的硬件配置，成本費用非常低。
1.4.2 具有安全性、可靠性
由于部分地区山形复杂且过于陡峭，或存在地质结构不稳定等状况，在这些区域内测量人员存在安全隐患，而如果使用无人机，人员可通过操控无人机对地势危险的地区进行航空拍摄测量，从而在一定程度上提高了人员安全。
1.4.3 机动的灵活性
无人机是按事先预定好的飞行航线进行自动飞行，大大地提高了航线和拍摄控制的精度，并且能够迅速把新的地面测量的航点上传到无人机，这样有效地降低无人机降落后再输入数据的情况，使无人机具备很强的灵活性。
2 无人机航空摄影测量技术机制
2.1 无人机飞行控制系统
无人机飞行控制系统的组成部分主要包括机载与地面部分，而且机载飞行控制系统是由飞控、电台、RC接收机、电池组、GPS和通讯天线以及空速管组成的。飞行控制系统能够同GPS、北斗以及GLONASS等组合在一起进行导航，利用事先设置好的航拍携带数据，实施相同距离和定点拍摄。
2.2 地面站控制系统
地面站控制系统的组成部分有数据传输电台、软件以及便携式计算机。控制系统在控制软件的作用下将飞行器的飞行参数与定位信息实时显示出来，在获取飞行数据与坐标的过程中，利用地面站软件来获取飞行轨迹与数据信息，以此达到无人机遥控导航盲飞的目的，无人机可以完成定高智能驾驶，可以提前将航迹输入进去，完成自动根据航线执飞任务，另外，也能够对航迹任务进行随时变换。
2.3 航线和像控点的设置
采取区域网的设置形式，设置在地面的首条航线与末条航线的基线数跨度应该小于8、轻微丘陵地带基线数小于12、丘陵地带相对集中的基线数小于16、航线中心点的基线数跨度小于15，同时根据隔航线布点来布设航线与航线间的点。全网的四角和不标准网端点需要布点，四角偶点为双点。如果难以选取网内像控点的目标，就可以将少数像控点改成高程点。采取GPS水准测量方式来拟定合成像控点的高程，分段拟合的过程中应该实施全方位检验。对像控点进行选刺时一定要选择影像明显的地物，往往选择交角较好的微小线状交点、清晰折角的顶点以及影像不大于0.2mm的点状地物中心。采取九点法来布设区域网的点，如果处于不标准的地点或者是紧邻平高点间隔超过20条基线时，就应该将一个平高点布设在中间位置。 2.4 空中三角测量
采取全数字加密法来测量空中三角，根据像片上量测的像点坐标，应用精准的数学模型，基于最小二乘法原理将一少部分地面控制点作为平差条件，采取光束法计算出测图的安全定向点，将1：1000地形图作为测量比例。
3 应用实例
3.1 工程基本概况
2017年6月，笔者所在单位受到他方委托负责广西壮族自治区某矿区地形图测绘工作，此测量区域处于丘陵地带，平均海拔高度大约150m，适合进行航测。此次测量任务航空拍摄的地面分辨率为15cm，将航摄、空三加密、DEM、DOM以及DLG的生产作为主要测绘工作。
3.2 重点技术参数和航摄参数的获取
航空拍摄以1：2000为比例，对应的航高不能超过370m，旁向与航向重叠度应该分别达到65%与85%，分辨率是0.1m，航摄面积是4.8km2。该无人机续航时间40min，最大速度85km/h，最大载重2.9kg，携带的航摄仪是Canon5D Mark I数码相机，无人机的飞行高度、飞行面积、地面分辨率与成图比例尺如表1所示。
3.3 数据处理
Agisoft Photo Scan是由Agisoft公司开发的3D扫描软件，只进行导入就能够使软件形成较高重叠率的数码影像，从而显示出高清的正射影像。利用Agisoft Photoscan软件来处理影像数据，数据处理流程如下：构建项目文件、影像文件的添加、影像配准、点云的形成、三角网的构建、分辨率较高的DOM的生成和精准的DEM，生产过程就是计算机进行自动处理。将DOM和DEM等数据传输到航天远景中，实施矢量化以及生成等高线，对其进行编绘生成DLG。应用主流配置计算机，一共用时10h。
3.4 成果质量检查验收
通过质检人员全面检查与验收，该测区所有图幅产品全部合格，最终评定该无人机航测项目取得圆满成功，质量达到优良，为矿区地形测量工作提供了技术支撑，大大提升矿区地形测量精度。
4 结 语
综上所述，随着我国科学技术的不断进步，我国在无人机研发领域取得了较为突出的成就。由于无人机应用技术的不断成熟，已被广泛应用到生活、娱乐以及军事等领域，使人们的生活以及工作方式发生改变，使工作更加简单、快捷。矿区地形测量工作具有工作难度高、工作量大的特点，而无人机的灵活度较高，而且容易操控，测量数据也较为准确，将无人机航测技术应用到这项工作中能够使矿区地形测量工作更加方便、高效。相信随着无人机应用技术的不断成熟，无人机航测在矿区地形测量工作中能够得到更好地应用。
参考文献
[1]胡 兵.矿区地形测量与地籍测量的联系与区别[J].世界有色金属，2017（06）：75+79.
[2]张守魁.无人机航空摄影测量技术在矿区地形测量中的应用与探讨[J].资源信息与工程，2017，32（03）：129～130.
[3]王秀颖.无人机航测在矿区土地复垦测量中的应用[J].世界有色金属，2018（07）：251+253.
[4]曾益山，刘 强.矿区地形控制测量中GPS的应用解析[J].江西建材，2015（23）：223～224.
收稿日期：2018-7-10
作者簡介：曾方荣（1971-），男，助理工程师，中专，主要从事工程测量方面工作。
关键词：无人机航测；矿区；地形测量；应用
中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0224-02
前 言
近几年来，随着我国科学技术进步速度的不断加快，信息技术、网络技术以及智能技术的有效结合也得到了良好发展。在信息与数据不断结合的当今时代，人们对工作效率提出了越来越高的要求，尤其是具有工作量大、难度高等特点的工种，更需要使用先进的技术来开展工作。在矿区生产和建设过程中，有计划的整治挖损、塌陷、压占等破坏土地的土地，使其恢复到可利用工作状态。农民对土地享有经营权、使用权和收益权。以往对小范围和矿区数字化地形图进行测绘的过程中经常采用全站仪结合GPS的全野外数字作业方式，此种方法不仅外业工作量较大，而且施工工期也较长，已经无法符合测绘工作对效率提出的要求，对于山高林密、库区或排土场下游等特殊区域，则不能满足需要了，不仅存在外业工作量大、工期长，而且存在人与仪器的安全隐患等问题，这时，便可以选择更先进的无人机航摄技术。本文利用无人机航测系统，对广西壮族自治区某矿区进行航空摄影测量，以期对我国矿区地形测量提供科学依据。
1 无人机航测技术简介
1.1 无人机航测原理
无人机航空摄影测量系统以获取高分辨率空间数据为应用目标，通过3S技术在系统中的集成应用，达到实时地观测能力和空间数据快速处理能力。无人机作为遥感平台，在进行航空立体成像时，飞机携带数码相机沿飞行线（或条带）获取垂直航空像片，在相隔一定距离的不同位置拍摄同一目标，存在视差可以构成立体像对，并可进一步获得立体模型，然后可以通过内业数字测图软件制作高精度的各种地形图。航拍可以采集0.05，0.1，0.2m等各种分辨率的正射影像图（DOM），经过后期的数字内业处理及数字测图后，制作符合国家标准的1：1000、1：2000、1：5000等各种比例尺的地形图。
1.2 整体技术流程
无人机是为航空摄影而搭建的平台，主要是为了获取到分辨率较高的空间数据，基于在系统内部集成应用3S技术而形成一种随时观测以及处理空间数据的能力。通过运用无人机可以起飞较快的特征以及其携带的定位装置，获得清晰度较高、稳定性较强的原始数码影像、拍摄照片的空间地点和姿态信息，并且同相机畸变参数相结合，利用特殊的空三软件及时地落实好匹配、平差以及拼接等方面的工作，以此来生成清晰矿区地质图，如果需要使用DLG线来画图，应该添加立体测图环节，通过立体测图软件将带有符号的DLG直接加工出来，并且能够直接符合入库要求。
1.3 矿用无人机工作流程
飞行计划：采用MAVinci Desktop软件来规划飞行，结束后上传至无人机上面就可以正式飞行。①影像的拍摄：在飞行过程中，控制器软件能够保证无人机对飞行前所规划的飞行轨迹进行自主跟踪；机载相机对影像进行自动获取并且将其存储在无人机上。②无需地面控制点的航空测图：无人机在飞行期间，边拍摄照片，边实施RTK测量，各张照片的位置信息均具备RTK固定解的精度。基于对精密测量时间与高精度定位技术的整合，使无人机在空中就可以实现对地面的控制。
1.4 无人机航摄的特点
1.4.1 数据处理费用较低
无人机搭载的影像处理设备不需要太高的硬件配置，成本費用非常低。
1.4.2 具有安全性、可靠性
由于部分地区山形复杂且过于陡峭，或存在地质结构不稳定等状况，在这些区域内测量人员存在安全隐患，而如果使用无人机，人员可通过操控无人机对地势危险的地区进行航空拍摄测量，从而在一定程度上提高了人员安全。
1.4.3 机动的灵活性
无人机是按事先预定好的飞行航线进行自动飞行，大大地提高了航线和拍摄控制的精度，并且能够迅速把新的地面测量的航点上传到无人机，这样有效地降低无人机降落后再输入数据的情况，使无人机具备很强的灵活性。
2 无人机航空摄影测量技术机制
2.1 无人机飞行控制系统
无人机飞行控制系统的组成部分主要包括机载与地面部分，而且机载飞行控制系统是由飞控、电台、RC接收机、电池组、GPS和通讯天线以及空速管组成的。飞行控制系统能够同GPS、北斗以及GLONASS等组合在一起进行导航，利用事先设置好的航拍携带数据，实施相同距离和定点拍摄。
2.2 地面站控制系统
地面站控制系统的组成部分有数据传输电台、软件以及便携式计算机。控制系统在控制软件的作用下将飞行器的飞行参数与定位信息实时显示出来，在获取飞行数据与坐标的过程中，利用地面站软件来获取飞行轨迹与数据信息，以此达到无人机遥控导航盲飞的目的，无人机可以完成定高智能驾驶，可以提前将航迹输入进去，完成自动根据航线执飞任务，另外，也能够对航迹任务进行随时变换。
2.3 航线和像控点的设置
采取区域网的设置形式，设置在地面的首条航线与末条航线的基线数跨度应该小于8、轻微丘陵地带基线数小于12、丘陵地带相对集中的基线数小于16、航线中心点的基线数跨度小于15，同时根据隔航线布点来布设航线与航线间的点。全网的四角和不标准网端点需要布点，四角偶点为双点。如果难以选取网内像控点的目标，就可以将少数像控点改成高程点。采取GPS水准测量方式来拟定合成像控点的高程，分段拟合的过程中应该实施全方位检验。对像控点进行选刺时一定要选择影像明显的地物，往往选择交角较好的微小线状交点、清晰折角的顶点以及影像不大于0.2mm的点状地物中心。采取九点法来布设区域网的点，如果处于不标准的地点或者是紧邻平高点间隔超过20条基线时，就应该将一个平高点布设在中间位置。 2.4 空中三角测量
采取全数字加密法来测量空中三角，根据像片上量测的像点坐标，应用精准的数学模型，基于最小二乘法原理将一少部分地面控制点作为平差条件，采取光束法计算出测图的安全定向点，将1：1000地形图作为测量比例。
3 应用实例
3.1 工程基本概况
2017年6月，笔者所在单位受到他方委托负责广西壮族自治区某矿区地形图测绘工作，此测量区域处于丘陵地带，平均海拔高度大约150m，适合进行航测。此次测量任务航空拍摄的地面分辨率为15cm，将航摄、空三加密、DEM、DOM以及DLG的生产作为主要测绘工作。
3.2 重点技术参数和航摄参数的获取
航空拍摄以1：2000为比例，对应的航高不能超过370m，旁向与航向重叠度应该分别达到65%与85%，分辨率是0.1m，航摄面积是4.8km2。该无人机续航时间40min，最大速度85km/h，最大载重2.9kg，携带的航摄仪是Canon5D Mark I数码相机，无人机的飞行高度、飞行面积、地面分辨率与成图比例尺如表1所示。
3.3 数据处理
Agisoft Photo Scan是由Agisoft公司开发的3D扫描软件，只进行导入就能够使软件形成较高重叠率的数码影像，从而显示出高清的正射影像。利用Agisoft Photoscan软件来处理影像数据，数据处理流程如下：构建项目文件、影像文件的添加、影像配准、点云的形成、三角网的构建、分辨率较高的DOM的生成和精准的DEM，生产过程就是计算机进行自动处理。将DOM和DEM等数据传输到航天远景中，实施矢量化以及生成等高线，对其进行编绘生成DLG。应用主流配置计算机，一共用时10h。
3.4 成果质量检查验收
通过质检人员全面检查与验收，该测区所有图幅产品全部合格，最终评定该无人机航测项目取得圆满成功，质量达到优良，为矿区地形测量工作提供了技术支撑，大大提升矿区地形测量精度。
4 结 语
综上所述，随着我国科学技术的不断进步，我国在无人机研发领域取得了较为突出的成就。由于无人机应用技术的不断成熟，已被广泛应用到生活、娱乐以及军事等领域，使人们的生活以及工作方式发生改变，使工作更加简单、快捷。矿区地形测量工作具有工作难度高、工作量大的特点，而无人机的灵活度较高，而且容易操控，测量数据也较为准确，将无人机航测技术应用到这项工作中能够使矿区地形测量工作更加方便、高效。相信随着无人机应用技术的不断成熟，无人机航测在矿区地形测量工作中能够得到更好地应用。
参考文献
[1]胡 兵.矿区地形测量与地籍测量的联系与区别[J].世界有色金属，2017（06）：75+79.
[2]张守魁.无人机航空摄影测量技术在矿区地形测量中的应用与探讨[J].资源信息与工程，2017，32（03）：129～130.
[3]王秀颖.无人机航测在矿区土地复垦测量中的应用[J].世界有色金属，2018（07）：251+253.
[4]曾益山，刘 强.矿区地形控制测量中GPS的应用解析[J].江西建材，2015（23）：223～224.
收稿日期：2018-7-10
作者簡介：曾方荣（1971-），男，助理工程师，中专，主要从事工程测量方面工作。