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发布日期:2020-01-31  浏览次数:166
 无人机航测技术作为一项空间数据获取的重要手段,具有续航时间长、影像实时存储传输、分辨率高、机动灵活、相对于载人机来说,运输维护、作业成本等都较低等优点。目前大量应用于地质环境监测、高海拔矿区的测量工作中。文章通过实例分析,主要以无人机航测技术为主线,对于矿区地质环境治理方面的问题进行的探讨。

  
关键词:无人机;航空摄影测量;地质环境

大通矿经历百年的煤炭资源开发,导致矿区地表大范围沉降、塌陷,很大程度上影响了居住区域内广大群众的生产生活。为了消除和避免矿山环境地质问题造成的危害,国土部门已进行了地质环境的综合治理和棚户搬迁改造工程。无人机主要用于在项目区上空拍摄高精度图片,用于矿区搬迁前后以及预防滑坡、泥石流的评估等方面及时提供动态资料和数据,对于矿山地质环境治理工作的开展有很大作用。此次航摄海拔高、周期短、任务重,采用传统测量方法,其劳动强度大、作业程序复杂,功效低,采用无人机能及时获取地质环境治理前、后不同时段的正射影像图,成图速度较快,信息反馈及时,对于矿山地质环境治理工作的开展提供了

  便利。

  1 基础控制测量

  基础控制测量按常规GPS四等测量进行,四等GPS控制网的观测是高程网和平面控制网同时进行,平差计算时平面控制网和高程网同时进行,采用中海达V8GPS接收机随机HDS2003数据处理软件包在计算机上进行解算。最后结算出平面系统为1980西安坐标系,高程系统为1985国家高程基准的成果,且对GPS网平所有的同步环、异步环及重复基线闭合差进行全面检查,完成结算后进行各项精度指标进行。

  像控点测量采用单基站RTK方法进行,在GPS四等点上设站,采用原有四等控制点求取整测区七参数。平面的转换残差均小于3cm,高程拟合残差均小于5cm。移动站采样间隔为2秒,直接测出像控点的三维坐标,取两次测量的平面坐标中数和三次高程中数为最后成果。

  2 无人机航空摄影

  本次无人机航摄分两个架次进行,布设21条航线,总航程140公里,获取照片资料1762张。像片航向重叠度为70%,旁向重叠为45%,旋偏角控制在12°一下。测区面积为16km2,地面分辨率为0.10m,确定航线行间距为490m,曝光间隔为163m,航行高度为550m,航线弯曲度为 0.58%。相邻像片的航高差为2.0m,最大航高和最小航高之差为5.4m。

  2.1 像控点布设

  像控点的布设采用两种方法,一是在四等GPS控制点上布设地标,二是利用航片进行刺点。

  2.2 像控点测量

  采用单基站RTK方法进行,在已知点上设站,采用原有四等控制点求取整测区七参数,求取七参数时,对选用的已知点的可靠性进行了检核和优选。平面的转换残差均小于3cm,高程拟合残差均小于5cm。移动站采样间隔为2秒,直接测出像控点的三维坐标,取两次测量的平面坐标中数和三次高程中数为最后成果。

  2.3 内业数据处理

  利用无人机航空摄影资料和像控成果,在全数字摄影测量工作站Pixel Grid软件中进行空中三角测量计算;将空三成果导入Virtuozo摄影测量工作站,恢复立体模型,对影像进行判读,按照相关规范及要求,对地物、地貌要素进行了采集,输出符号化的分幅采集数据;参照已有成果及正射影像,依据项目设计、相关图式、规范等技术要求,在基于AutoCAD平台的图形编辑软件 CASS上对立测采集数据进行图形初编、图廓整饰,形成DWG格式的DLG数据成果。

  (1)数字高程模型(DEM)制作。此次DEM的制作是用采集数据(先对采集数据进行编辑,删除无用数据)直接反生出来,保证精度和DLG数据一致。作业流程是先收集DLG的三维数据,转换成DXF格式,利用专业软件进行内插生成DTM,最后生成DEM。

  (2)数字正射影像图(DOM)制作。利用Orthomosaic正射影像制做软件。

  4 精度分析

  影像资料经过检核后影像色彩均匀清晰,颜色饱和无云影和划痕,层次丰富,反差适中,检核结果都能达到航向70%,旁向40%的设计要求。经检查像片倾斜角大部分小于4.5°,出现超过8°的航片不多于总数的1.3%。

  空中三角测量采用PixelGrid软件,通过光束区域网整体平差,得到加密点坐标成果及相片外方位元素。在解析空三加密过程中,空三加密 1323张航片。1︰1000数字线划图采集编辑及正射影像图16Km。绝对定向精度:像控点误差平面最大的是±0.201m;高程最大为±0.210m。

  DOM平面精度检测,成图范围内采用对保密点的检测,并计算出单点检测较差及中误差。共用到84个检查点,其中单点误差最小点为64单点较差值为0.02m,单点较差最大点为74误差值为0.681m。检查点较差中误差依据下列公式进行计算:

  计算出正射影像图DOM检查点较差中误差为0.153m。

  5 无人机的应用

  数字地质环境治理是地质环境治理信息化管理的重要手段,它的建设需要基础地质环境治理信息数据,包括遥感影像、地形图件和高程数字模型数据等,而以往采用传统的技术手段管理,周期长、成本高,影响了地质环境治理的需要,利用无人机可以能及时获取这些成果,省时、省力,高效获取图件,满足地质环境治理的需求。

  地质环境治理恢复检查的主要手段。环境治理与恢复是目前地质环境治理的主要工作之一,由于治理难度大,检查手段落后,一直以来都困扰着各个部门。低空无人机由于可以搭载多种传感器,因此可以根据需要对目标获取如雷达、真彩色、多光谱等多种遥感数据,经计算机处理,进行定性或定量分析地质环境的治理恢复的真实现状,为管理者提供决策依据。

  地质环境资源保护与利用有效监测措施方法。由于矿山资源的稀缺性和不可再生的特点,使得矿产资源越来越珍贵,因此也给资源的合理利用带来了管理与开发的难题,尤其近年来出现了多起乱采、乱挖矿山的现象,特别是有一些无证开采的矿山靠人力监督已经无能为力,需要高科技的手段才能有效管理,无人机的出现无疑给资源管理带来了曙光,利用这种技术可以实现空中监视、拍摄取证的效果,这样就可以有效的实现监管,有力地打击违法开采资源的活动。实现维护和保护地质环境目的。

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