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無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2022-10-22 10:06:48

序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]一篇無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

1概述

通過(guò)位置、地形、資源及其利用狀況等信息的實(shí)時(shí)勘查與測(cè)量,以此獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息為礦山測(cè)繪的主要目的,其意義在于全面掌握礦山資源的基本信息與利用狀況,以此實(shí)現(xiàn)礦山資源的合理配置。但是,基于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的分析,人工效率低、測(cè)量精度也較低,已無(wú)法滿足現(xiàn)代測(cè)繪發(fā)展的需求[1]。故此,引進(jìn)高科技測(cè)繪技術(shù),實(shí)施礦山測(cè)繪改革對(duì)于現(xiàn)代測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)勢(shì)在必行。數(shù)據(jù)處理、高分辨數(shù)碼傳感器、微型無(wú)人機(jī)平臺(tái)與導(dǎo)航定位系統(tǒng)為無(wú)人機(jī)航測(cè)的主要組成,即是通過(guò)影像處理、遙感傳感、遙測(cè)遙控、無(wú)人機(jī)操控、數(shù)據(jù)通信及GPS定位等新興技術(shù)的運(yùn)用,以無(wú)人飛行器為載體,利用數(shù)字遙感設(shè)備(如數(shù)碼攝錄機(jī)、數(shù)碼相機(jī))對(duì)遙感數(shù)據(jù)以影像的形式實(shí)施采集、記錄、處理以及(同步)傳輸,以此將礦山的地理信息(環(huán)境、資源、地形)快速而精準(zhǔn)的獲取,從而實(shí)現(xiàn)遙感信息數(shù)據(jù)的分析、處理、建模與應(yīng)用。

2無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

(1)影像數(shù)據(jù)分辨率高。無(wú)人機(jī)航測(cè)以低空飛行為主,加之其所配影像設(shè)備為高分辨率傳感器,因此所獲影像數(shù)據(jù)分辨率高,可精確至厘米級(jí)。與傳統(tǒng)人工測(cè)繪技術(shù)相比,無(wú)人機(jī)航測(cè)所獲數(shù)據(jù)信息精度高、人為主觀影響較小,從而使測(cè)繪結(jié)果更能反映真實(shí)狀況,進(jìn)而可更好的服務(wù)于礦山資源的后期規(guī)劃與開(kāi)采工作。同時(shí),無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的高分辨率優(yōu)勢(shì)可以更好的滿足礦山測(cè)繪過(guò)程中各種比例尺的測(cè)圖和監(jiān)測(cè)等實(shí)際性需求,表現(xiàn)出其他技術(shù)無(wú)法比擬的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。(2)數(shù)據(jù)獲取效率高。對(duì)于信息數(shù)據(jù)的獲取,無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)快速而準(zhǔn)確的表現(xiàn)使其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得到了進(jìn)一步加大?;跓o(wú)人機(jī)航測(cè)特性的分析,其在運(yùn)用現(xiàn)代軟、硬件技術(shù)的基礎(chǔ)上因飛行狀態(tài)處于低空而有效規(guī)避了空域申請(qǐng)的各種限制。一般情況下,只要天氣良好,飛行條件允許,無(wú)人機(jī)只需注冊(cè)后便可起飛作業(yè),進(jìn)而對(duì)信息數(shù)據(jù)采集及時(shí)性與連續(xù)性的有效保障而表現(xiàn)出顯著的高效性[2]。(3)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪應(yīng)用過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性,主要以對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技技術(shù)的應(yīng)用為體現(xiàn)。在現(xiàn)代新興技術(shù)的綜合作用下,使得無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)表現(xiàn)出簡(jiǎn)單、靈活且易于操控的特點(diǎn),因此在現(xiàn)代礦山測(cè)繪工作中彰顯出了獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),進(jìn)而使其迅速得到了推廣。在人類生活與生產(chǎn)節(jié)奏日益加快的當(dāng)下,具有人工智能特性的無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)以其極高的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)高效、高質(zhì)、及時(shí)的為礦山測(cè)繪工作提供了必要性助力,實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集、分析以及決策,同時(shí)降低了成本投入,使現(xiàn)代礦山測(cè)繪工作表現(xiàn)出極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

3應(yīng)用實(shí)例

3.1測(cè)區(qū)簡(jiǎn)介

礦區(qū)地處某山體北段山間盆地,屬中山山地。本次測(cè)區(qū)位于礦區(qū)西北方向,其長(zhǎng)寬尺寸分別為4225m與3677m,待測(cè)面積15.54km2。該測(cè)區(qū)地勢(shì)呈中間高南北低走勢(shì),最高點(diǎn)海拔1232.54m,最低海拔912.67m,最大相對(duì)高差約320m;測(cè)區(qū)交通不便,基本為植被覆蓋,且無(wú)建筑物,人工測(cè)繪難度較大。

3.2項(xiàng)目任務(wù)

為適應(yīng)現(xiàn)代礦山企業(yè)發(fā)展建設(shè)不斷加快的形勢(shì),滿足加強(qiáng)安全生產(chǎn),加大對(duì)煤礦規(guī)劃管理力度的需要,對(duì)礦山進(jìn)行航空數(shù)碼測(cè)繪。內(nèi)容包括1:2000及1:5000數(shù)字線劃圖(DLG)采集、數(shù)字正射影像圖(DOM)、礦區(qū)地形地質(zhì)圖,以及驗(yàn)證無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)用于礦山地形數(shù)據(jù)采集的測(cè)量精度。該測(cè)區(qū)采用Quickeye(快眼)Ⅱ型無(wú)人機(jī)搭載非量測(cè)型數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行攝影作業(yè),又布置大量的地面控制點(diǎn)。然后對(duì)航飛數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量的自檢法來(lái)計(jì)算全部系統(tǒng)誤差根源對(duì)像點(diǎn)位置坐標(biāo)的綜合改正值。從而確定內(nèi)方位元素和物鏡的光學(xué)畸變值,實(shí)現(xiàn)相機(jī)的高精度標(biāo)定;并將標(biāo)定結(jié)果用于測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn),以此來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)在小區(qū)域大比例尺地形圖立體采集中所能達(dá)到的精度水平進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證。

3.3項(xiàng)目實(shí)施情況

(1)航線設(shè)計(jì)。以測(cè)區(qū)地形條件、測(cè)繪面積、形狀規(guī)劃及成圖比例為參照,本次航測(cè)共設(shè)航線9條,均為東西方向航飛。旁向與航向重疊度分別大于35%與65%,設(shè)定航高1068m,18cm的分辨率,每條航線獲取航片16張,定點(diǎn)曝光采用GPS飛控管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。(2)地面控制。地面控制是由內(nèi)業(yè)布點(diǎn),外業(yè)人員野外刺點(diǎn)。本測(cè)區(qū)野外像片控制點(diǎn)的布設(shè)按照《1:500,1:1000,1:2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》中區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)要求進(jìn)行布設(shè)。像片控制點(diǎn)布設(shè)在航向及旁向至少3片或4片重疊的范圍內(nèi),共布設(shè)39個(gè)平高點(diǎn),布設(shè)的像片控制點(diǎn)均可公用。采用GPSCORS網(wǎng),其是通過(guò)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線數(shù)據(jù)播發(fā)網(wǎng),向各類需要測(cè)量和導(dǎo)航的用戶以國(guó)際通用格式提供碼相位/載波相位差分修正信息,可實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的精確點(diǎn)位。平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系,高程基準(zhǔn)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。(3)加密結(jié)果精度及采集精度評(píng)定分析。利用Inpho軟件實(shí)施空三加密,它有著強(qiáng)大的粗差檢測(cè)與平差計(jì)算功能。對(duì)于測(cè)區(qū)內(nèi)所有加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)與影像的外方為元素,均可以利用少量地面控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。

3.4成果精度分析

依據(jù)《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》(CH/Z3003―2010),通過(guò)平差結(jié)果的分析可知,本測(cè)區(qū)由無(wú)人飛行器搭載普通數(shù)碼相機(jī)以1068m的相對(duì)航高進(jìn)行航攝作業(yè),通過(guò)檢校加密糾正后,立體像可以滿足地形圖測(cè)圖的1:2000的平面精度要求,進(jìn)一步表明處于云下低空飛行的無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)所得到的影像數(shù)據(jù)具有極高的分辨率,且其精度也是有人飛機(jī)與衛(wèi)星系統(tǒng)無(wú)法比擬的。因此,對(duì)于小區(qū)域大比例尺地形圖測(cè)繪數(shù)據(jù)的獲取,無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)表現(xiàn)出極強(qiáng)的可行性。分析采集結(jié)果可知,本次所獲數(shù)據(jù)的絕對(duì)與相對(duì)定向及加密中的各項(xiàng)限差全部滿足要求,雖然判別誤差會(huì)影響到平面精度,但對(duì)高程精度不會(huì)形成較大改變,同時(shí)還可得知,在平面成圖精度提升方面,該系統(tǒng)潛力表現(xiàn)較大,通過(guò)地面分辨率的適當(dāng)放寬以及航高的增大,無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)還可實(shí)施小比例尺的地形圖測(cè)繪。例如在成1:500與1:1000地形圖時(shí),設(shè)計(jì)地面分辨率分別為7.5cm和10cm,并且均以全野外布點(diǎn)或區(qū)域網(wǎng)空三加密為運(yùn)用。

4結(jié)語(yǔ)

基于以上論述,無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用對(duì)操作人員的專業(yè)技能與經(jīng)驗(yàn)要求較高,其過(guò)程復(fù)雜而又系統(tǒng),只有做到實(shí)施過(guò)程的全動(dòng)態(tài)化控制,方能實(shí)現(xiàn)測(cè)量成果的精度化與準(zhǔn)確化。

參考文獻(xiàn):

[1]許杰,聶子玲,熊又星,等.基于Modbus-RTU協(xié)議的變頻器多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電器與能效管理技術(shù),2016,35(19):37-40.

作者:張寧寧 顧利紅 董丹丹 單位:淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 安徽?。ㄋ炕春铀瘑T會(huì))水利科學(xué)研究院

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