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无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用研究探讨论文

发布时间:2022-09-02 11:15:39 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要:随着我国各方面的不断发展和进步,科学技术已经应用于许多领域。无人机倾斜摄影测量有利于矿山测绘业务的开展,是在新时代背景下进行雷区开采的。无人机倾斜摄影测量技术在计划和实施上有很好的优势,在这个阶段,无人机倾斜摄影测量已经在测量、测绘等行业得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。基于此,本文针对无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用展开分析,对其基本技术概况及现状进行分析,通过其测绘方式提出了应用策略,希望对测绘应用提供相应的参考和帮助。
 
  关键词:无人机;倾斜摄影测量;矿山测绘;应用
 
  伴随着中国民航业的发展,中国北斗系统的发展,推动了无人机倾斜摄影测量的发展。矿山建设与大规模采掘地形测量有着密切的联系,在此基础上,进行矿山测绘工作有利于矿山的开发和管理,从而提升矿山测绘整体质量。现阶段,随着矿山应用要求不断提高,其无人机倾斜摄影测量质量和效率已经成为评价矿山工作的重要标准。无人机倾斜摄影技术与传统的测量、绘图方法相比,可以实现对多角度航像的监视与测绘,具有周期短、精度高等优点,在各行业具有广泛的应用前景。
 
  1无人机倾斜摄影测量技术概况及应用现状
 
  1.1无人机倾斜摄影测量技术概况
 
  近几年来,无人机倾斜摄影测量技术被广泛应用。利用无人机摄影测量技术,实现了多角度、多方向的数据测量。但随着无人机在我国的快速发展,相关测试技术也在逐步完善,主要应用于垂直数据测量。无人机倾斜摄影测量技术通过对综合图像匹配技术和相应的GPS定位技术,已经在各个领域得到了广泛应用。无人机倾斜摄影技术是一种高度自动化的测量绘图过程,避免了人为因素造成的错误风险,可以大大降低人力资源的消耗,深入优化测量绘图工作。在使用倾斜摄影时,首先要注意周围的地形。其次,为了消除冗余误差,必须对监测数据进行预处理。最后,将在线输入预处理数据进行计算分析,得到必要的测量、绘图数据。如图1是无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用。

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  无人机倾斜摄影技术是基于无人机平台上实现一种技术,通过多个航拍相机,可以进行不同角度的拍摄,从而形成区域的成像技术,该技术在矿山测绘中起着非常重要的作用,可以进行定位,并将建模等技术进行融合,从而生成真实感模型。在实际应用中,需要通过航拍图像、POS信息、传感器参数等参数来采集图像数据,以便对现场进行光线检测。基于该模型,对办公数据进行处理,加强控制点之间的图像关联,通过空间的三维运算,最终完成三维实景模型和DEM模型的建立,从而满足了测绘领域对该领域的需求。
 
  1.2无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用现状
 
  无人机倾斜摄影过程可以实现多角度测量,最大限度满足测量人员对测量、绘图的需求。不仅可以减少测量的数量,而且可以使数据处理过程更直观、立体。常规矿山测量工作中,采用正视图摄影,往往超出测量范围,无法实现对现有矿山的全角度探测。采用倾角摄影技术,采集的大量数据可以从宏观上分析矿山,同时从局部的角度综合捕捉到了一些具体的信息和状态,克服了传统测图方法下测图结果的局限性。
 
  在矿山开采质量监测、矿山采掘等各种测绘工作中,由于扫雷的复杂性和传统摄影的局限性,很难用传统的方法实现矿山资料的全面采集。在采集、存储过程中需要人工测量,传统的消息传递操作会受到一定的影响,导致数据存在一定的偏差。同时,由于测绘时间长,数据保留和处理误差较大,导致制图效率低、成果精度低,很难取得较好的绘制效果。运用倾斜摄影的功能和适用性,使无人机倾斜摄影在矿山测绘中能够突破传统摄影的界限。智能化操作能快速完成矿山全景探测,从多角度采集数据,得到结果图像,从而完成矿山的测绘。另外,通过采用分段提取和纹理巴氏灭菌技术的方式可以有效的提高测绘质量,同时并保证矿山勘测成本,直观的观察矿山测绘相应的细节。
 
  2无人机倾斜摄影技术的测绘方式及优势

       2.1无人机倾斜摄影技术的测绘方式
 
  2.1.1测绘初期的实地勘察
 
  无人机在进行矿山测绘时,主管人员应临时确定要测量的矿区,并使用无人机试样在射击过程中调整分辨率,使其达到最优的分辨率。为了避免采矿信息不完全,导致采矿不能顺利进行,火灾等级通常必须大于实际施工面积。
 
  2.1.2根据实际的数据信息确定航拍路线
 
  接收到具体的矿山信息后,相关人员要及时对数据进行处理,同时并进行数据记录,从而增加无人机分辨率等相关参数,再通过具体的计算分析,确定相应的飞行轨迹。
 
  2.1.3航拍数据信息的处理
 
  在矿山测绘过程中,无人机倾斜摄影测量技术的应用可以有效的增加航拍数据信息的处理,无人机可以通过多角度的方式对矿山进行摄影,同时并对相应的资料和数据进行分析和整理,加强航拍方向和飞行方向。通过无人机倾斜摄影技术的应用可以对矿山数据进行处理,通过专业软件获取的数据,建立三维模型,以指导和协助后续的采矿作业。
 
  2.1.4对测绘结果实施分析评价
 
  无人机数据获取后,相关人员必须对无人机的调查结果进行评价和分析。控制结果的准确性关系到评价的可靠性。为实现这一目标,需要确定无人机的空中记录检查点是否已完成,是否符合相关标准和规范,进行筛选,并且只能在检查点达到标准和期望时使用。
 
  自动建模软件是无人机倾斜摄影的重要技术之一,同时也可以提高三维模型自身的分辨率,利用三维空间,自动生成纹理,快速生成三维模型。外形软件利用倾斜摄影获取垂直图像的结构信息,根据单一图像测量原理得到建筑立面结构,通过自适应、提升、编辑等方法获得精细的单体模型,由于照片的纹理记录特性,模型可以收集和自动生成。
 
  2.2无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用优势
 
  无人机倾斜摄影的应用,可以有效地节约成本。但是,在测量过程中,由于人工成本的降低,只有利用无人机和计算机技术,才能实现高精度测量和避免复杂的建模。无人机倾斜摄影与传统测量方法相比,具有更大的测量范围,可以充分满足人们对信息的需要。因此,无人机倾斜技术的应用可以有效的增加信息数据的传递,保证通信网络存储性,保证在有效的时间内容完成数据的传输。
 
  2.2.1监测效率高
 
  监测效率是无人机倾斜技术的优势之一,它可以对矿山地质地形进行测绘,从而在矿山测绘中得到了广泛的应用。由于矿山自身的测绘范围过广,其资料涉及内容过多,如果在监测过程中,其测绘的效率直接影响到矿山测绘的水平。另外,相对于其它测量和制图技术而言,无人机倾斜摄影技术同时也杰结合了数字传感器、全球定位技术等相关技术,这可以提高水雷测量和制图的效率。
 
  2.2.2灵活性高
 
  与航拍照片相比,无人机轻快。在操作过程中,无需驾驶员减轻体重,提高操作和控制的灵活性。无人机倾斜摄影技术的应用可以监测不同矿区的环境信息,确保良好的监测状态,提高矿山测绘和测绘的准确性。
 
  2.2.3数据分辨率高
 
  无人机倾斜摄影技术由数字传感器、飞行器、数据处理系统组成。无人机倾斜摄影通过不同设备系统的优化组合,提高分辨率。UAV倾斜成像的分辨率超过了卫星图像的3倍,可以达到0.1M的精度。
 
  3无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的相关技术
 
  3.1控制测量相片技术
 
  通过合理的测量方法控制测量图像,提高相关信息的准确性,为后续绘图提供数据支持。并且,在测量过程中,管理者必须完全按照相关的标准来定义。因此,在确定控制点时,相关人员应科学合理地共享地图区域,确保轮廓上有适当的控制点,且线路长度大于起点,最佳位置在100m以上。另外,在路径上的两个预定义点到达径向路径的航路点,这必须是基线的一半,而与该地点所选区域相对应的控制点区域也应仔细描述。在控制点的选择上,应选择一定的缓冲区或缓冲区,以提高测量精度,只要稍微改变控制点的地形变化,就可以提高摄影测量的精度。

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  3.2数据采集与三维建模技术
 
  利用各种软件进行处理,可获得矿区的三维模型。该模型可为矿区的三维数据采集提供强有力的支持。有关人员可以利用支持一定角度记录的数据处理软件来采集典型数据,主要包括三个方面:第一,手动捕获相应区域中图像控制点的内容;第二,自动收集该区域的三维信息,并自动提取相关轮廓和高度信息,仅需人工操作即可。第三,是根据公布的地形图的比例来确定攀爬路线和高度点距离的数据采集过程。开展上述环节的数据收集工作时,有关人员必须严格按照国家标准和规范进行,以确保数据收集尽可能可靠,并为后续工作的顺利开展奠定基础。
 
  3.3空中三角剖分加密技术
 
  在绘制过程中,测量和绘制容易受到环境、植被等外部因素的影响。由于外界原因,无人机在使用倾斜成像时,不能满足有关地面控制测量的标准。同时,三角加密具有明显的特性,可以弥补不符合硬度标准的现象。在此基础上,提出了一种新的方法,即通过一定的软件对图像外元素进行精确评价,从而提高了测量精度和可靠性,改善了地形成图条件,使成图结果更加稳定、准确。基于三角加密处理,根据矿山地图数据的输出,分别建立了DOM、DEM和DSM三种模型。
 
  3.4点云数据获取技术
 
  由于倾斜摄影测量获得的图像数据包含了垂直和倾斜的角度数据,因此在计算数据时要考虑多角度、多层面的问题。测量过程采用多视图公共空中三角测量加密技术,通过提取连接点,修正生成连续的密集点云数据。在采集密集点云数据时,需要对云数据进行提取、整合,并通过特殊协调获得飞行过程中自动存储的POS数据外方位元素,从而生成密集的DSM数据,为三维雷场的建立建立起参照基础,如有问题要立即进行测量,并确保地形数据的准确性和可靠性。
 
  3.5外业调绘及补测技术
 
  在以上分析的基础上进行的实地测量和其他调查表明,无人机倾斜摄影技术将具有旋转范围。由于在有建筑物或有茂密植被的地区无法采集图像,因此,在进行室内处理和现场测绘时,必须准确识别上述区域,并进行外业调绘。如前面提到的,如果产生的地形图有误,应及时进行现场测绘,并附加测量计算。无人机倾斜摄影测量技术虽然可以大大减少拍摄盲点,但仍然不能避免对建筑物、地形造成的干扰,在此情况下,还需要用其他测量方式和方法进行现场辅助测量等,因此,对于室内图像数据的处理,应在照片上注明空白面,及时进行区域调整和补充测量。另外,无人机倾斜摄影测量的精确度必须通过标记法或其它测量手段来处理和解决争议场地和室内处理中的问题。
 
  4无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用及未来展望

       4.1无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用
 
  4.1.1在矿山开采规划设计中的应用
 
  无人机倾斜摄影能为矿山规划和设计提供大量的图纸签名数据,为后续的测绘工作提供充足的数据。无人机倾斜摄影技术得到的数据精度较高,可改善区域RGS目标特征结构,提供安全可靠的数据,为后续开采提供数据支持。如无人机倾斜成像技术,可对全矿区域太阳辐射量和强度进行测量,使之符合矿区结构要求,科学合理。另外,通过测量数据可以建立数学模型,更好地分析二者之间的差距,使采矿活动效率达到最大化。
 
  4.1.2开采规划中的应用
 
  为建立更加完善的采矿系统,工人们经常需要在开矿之前进行大量的数据采集和矿床调查。UAV倾斜摄像技术可以采集矿区的规划设计、地形、高度等数据,并将采集的数据传输到计算机上,在计算机上绘制矿山地形图,实现了矿山高精度的测绘。
 
  实践中,首先要利用CAD软件,将所收集到的各种信息输入系统,包括矿山周围环境和矿山的数据,然后利用CAD软件对矿山及周边环境进行规划,生成矿山地形图的三维图像,对矿山地形图进行分析,解决了目前存在的诸多问题,需要明确矿山目前的结构特点,以确保建设项目与城市规划高度平衡,使项目更有意义。
 
  矿区地面影像采用倾斜摄影技术,接收影像后进行空中三角测量,可以捕捉和提取图像数据,实现了矿区的三维建模,使有关数据的计算与分析更加清晰,提高了矿山测绘结果的准确性和效率。
 
  4.1.3在测绘数据处理中的应用
 
  矿山测绘野外工作完成后,所有照片均采用多维重建技术进行处理。将图像导入软件引入自动生成高质量正射图像,生成毫米精度的高分辨率三维模型;引入图像后,利用计算机技术缩短数据处理时间,通过多台计算机运行,通过队列关联获得真实的场景模型,在这次测绘中,采集了12121幅图像,根据POS数据和照片输入软件中,根据照片本身的参数信息和位置信息对图像进行排序。
 
  另外,自动化提取地貌上的三维信息,包括高度标记点和等高线的收集,然后通过现代处理软件进行手动集成和处理。在此基础上,通过精确的计算,自动测定了气动特性,给出了同名点,计算了空间位置和位置角度,并确定了像间关系。因为当时所采集的测量和制图资料均采用多类分类,会对三角加密点产生变形和偏移,所以必须详细记录设定和航片信息。
 
  在获取非纹理信息和不规则三角剖分的基础上,从航拍图像中选取高像素纹理,保证三维模型的真实性。在精度检验中,传统的方法是使用图像控制点坐标作为数据。用此模型可以确定监测值,并计算其差值,高度误差在0.01 M左右,水平坐标检测器0.08m,满足测量要求。
 
  应用传统的测量绘图技术需要投入大量的人力物力。例如,测量设备有专人控制,有专人随时监控测量情况,有专人分析处理数据。无人机绘图技术,无人驾驶,可实现自动数据采集和数据自动分析,对图像清晰度不高的图像,一般要进行测量,而且绘制时间较长。无人机绘图技术可以进入复杂危险区域射击,测图质量高,时间短,具有较高的应用价值。
 
  4.2无人机倾斜摄影测量技术未来展望
 
  本论文采用无人机倾斜摄影测量技术进行矿山测绘。实践表明,该技术能够快速地提取测图区域的影像数据,并将地物信息集成到测图区,建立三维模型,为矿山开发利用提供更加清晰、可靠的施工资料、矿山开发和应用资料。
 
  数字化方向是监视制图技术发展的新方向。测绘技术可应用于工程测量、绘图,操作人员可以联合作图,提高监测、绘图技术的效率,减轻操作员的工作压力,优化工作流程设计。同时,可以及时收集有关信息和数据进行探测,如发现数据误差较大,及时上报,确保施工人员核实,为后续工作提供良好的依据。
 
  5结语
 
  综上所述,以矿山资源、测绘数据为基础,进行矿产资源的开采与利用,是矿山科学建设的基础。无人机倾斜摄影在资料处理和多角度摄影方面优于以往的正摄对比,不但大大提高了工作精度,而且节约了成本和投资,具有良好的应用前景。无人机倾斜摄影的任务是全面而复杂的,它不仅可以控制整个工程施工过程,还可以进行全面的三维建模,对规划方案进行相应的优化和改进,还可以科学、合理地控制细节,为矿山目标各区域的日光、光照以及视野分析提供最科学合理的应急处理方案。通过对无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中的应用优势分析得出,未来城市规划与管理的发展方向,广泛的应用于测量和测绘,可以有效的促进矿山测绘的高效发展。
 
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