矿山测量工作必须做到测量方法严谨、技术指标规范。本文以贵州省某矿山储量动态监测项目为例，根据贵州省的山高谷深的地形特点，探讨低空无人机倾斜摄影测量技术在矿产储量监测方面应用无人机解决传统测量方式精度不高的问题。无人机内置RTK并支持CORS系统，配合布设均匀合理的像控点，比例尺精度可达1∶500，能够提高测量工作的效率，保障测量精度。由于无人机动性强、效率高、精度高，除了用于测量项目中，还能广泛运用于环境监测、林业、农业监测等不同行业。1工作方式对比在储量动态监测项目中，传统测量方式为保证资源量估算的准确性，通常需要运用RTK配合全站仪进行野外测量工作，野外测量时需要分别对开采边坡的坡顶和坡底进行现状测量，平台碎步点测点密度要求5 m/点，确保在内页制图中绘制矿山开采现状剖面图的准确性。矿山一般采用爆破山体自然滑落方式开采，坡顶石头松散不稳定，测量人员攀爬边坡顶部困难，测量边坡底部时因过于靠近山体而导致RTK无信号或信号精度无法达到固定解，因此需要用全站仪替代RTK测量无GPS信号的区域，通过全站仪免棱镜方式测量技术员无法到达的危险区域。全站仪免棱镜方式的测量精度通常会受到测量距离、反射物的材质、颜色、能见度等反射条件较差等环境因素影响，无法保障测量精度[1]。由于工作环境危险、测量设备局限、测量方式复杂等因素，传统测量效率和精度低，测量人员安全难以保障。无人机摄影测量的野外工作较简单便捷，一个人即可完成野外工作，只需要在地面制作好相应的像控点，无人机会根据设计的航线自动完成测量拍照作业。无人机效率高，可直接降低整个项目的野外作业成本；测量信号好、测量精度高，替代人工测量危险区域，测量人员安全有保障，测量碎步点的密度可随时通过三维模型任意提取，测量成果可靠稳定，可满足当前矿山管理部门的技术要求[2]。2无人机应用分析2.1工作方法无人机倾斜摄影测量技术在矿产资源储量动态监测中的技术流程主要分为野外工作和内页工作两部分。野外工作即无人机数据采集测量工作，数据整理将野外采集的照片与无人机POS相融合，数据处理通过空中三角测量获得格式为OSGB的成果模型，矿区储量动态监测主要采用南方CASS 3D功能提取高程点[3]。野外工作部分：GNSS接收机RTK参数校正，本次测量共收集测区附近3个国家GPS C级控制点，以下称为1、2、3号点。3个GPS点标识中心十字丝刻画清晰、保存完好、可靠稳定，可作为平面坐标控制和高程基准控制的起算资料。RTK校正方法采用四参数+高程拟合的方式进行，平面坐标校正采用每2个控制点通过四参数校正后验证第3个点，例如1+2则3作为验证点，1+3则2作为验证点，2+3则1作为验证点。我国高程使用1985国家高程基准，而RTK-Cors系统测出的高程为WGS84大地高，两者之间相差30 m左右，因此需要分别测出3个GPS点与WGS84大地高的高程差值，采用加权平均法算出的平均值作为本次工作的高程拟合参数[4]。无人机支持Cors系统，Cors系统架设有多座永久基准站，而无人机内置的GNSS接收机为移动站，基准站和移动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站和移动站间会形成若干个三角网闭合环，从而计算出无人机移动站的坐标数据。为确保成果模型的精度，仍需要布设相控点，像控点布设选用80 cm×80 cm的L形直角标靶，根据本次测量矿山面积，共布设6个像控点。布设原则是像控点均匀分布于矿区范围内，高差较大的区域必须布设像控点，点与点之间避免形成近似直线，原因是后期空中三角计算过程中，像控点与点之间必须形成三角网闭合环，点与点之间可以相互验证，如形成近似直线将导致空中三角测量计算精度低。像控点是无人机摄影测量精度的关键，直接影响成果模型的精度，像控点数量越多，POS精度对模型精度影响越小，成果模型的精度越高，同时Cors系统测量高程为WGS84大地高，使用像控点参与空中三角计算后，生成的模型便可转换为1985国家高程基准[5]。野外数据采集：无人机采用飞马D-2000挂载佳能D-OP3000相机开展测量工作，设置飞行高度为200 m，巡航速度为16 m/s，航向重叠率为85%，旁向重叠率为80%，航片数据格式为JPG，成果输出格式为OSGB三维模型，成果精度需要满足1∶500比例尺测图需要，平面中误差小于10 cm，高程中误差小于10 cm。D-OP3000相机为测绘用专业5镜头相机，1、2、3、4号镜头为倾斜镜头，以45°对前后左右4个方向进行照片数据采集，5号镜头为正射影像镜头，成90°垂直于地面进行照片数据的采集，因此只需要一个架次即可完成倾斜摄影测量的数据采集。由于贵州地形落差大，还可采用仿地飞行模式，设置好飞行高度后，无人机会根据地形的高低起伏相应的升高或降低飞行，与地面保持统一的相对高度，仿地飞行模式能够保障相机拍摄的成像清晰，不会因为深谷距离太远产生像控点或各种地物拍摄不清晰的情况[6]。内页工作部分：下载野外采集的观测数据，处理并解算POS数据，将POS数据与野外采集的照片相融合，融合方式分为将POS数据写入照片信息中以及单独生成TXT文件两种方式。使用ContextCapt将整理好的照片通过导入布设的像控点，找到照片中的相控标靶进行刺点，进行空中三角计算，最终得到格式为OSGB的倾斜模型。2.2测量成果精度验证对比本次测量验证采用两种方式对无人机倾斜模型成果进行对比验证，内页验证方式对比验证倾斜模型上野外布设像控点的平面坐标及高程数据是否与RTK采集的误差；野外验证方式在成果模型中寻找并提取清晰明显且具有代表性的位置坐标数据，使用RTK通过野外点放样，找到模型中提取的位置，验证模型与实地的误差值。内页验证：本次无人机摄影测量共计布设6个GPS像控，分别位于矿山山顶、半山及矿山工业广场，通过本次工作的成果模型，分别提取6个像控点坐标及高程进行验证。野外实测验证：提取成果模型中3个清晰明显的地物坐标数据进行反向验证，通过RTK点放样方式，依次找到模型中提取到的3个验证点，验证是否处于提取位置以及提取位置的高程数据误差值。本次共选择3个验证点，合理布设在矿区范围内。验证点1位于矿区西南角工业广场厂房房顶，为矿区范围内最低点；验证点2位于矿区北部开采边坡顶部处于矿区最高点位置；验证点3位于矿区中部以往开采平台中，处于矿区中间点。RTK实测数据及模型提取数据对比如表1所示。模型提取数据及RTK放样数据对比如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.012.T001表1RTK实测数据及模型提取数据对比点号RTK测量像控模型提点像控误差值XYHXYHXYH像控12 983 133.456407 638.5902 323.3322 983 133.434407 638.5352 323.3210.0210.0550.011像控22 982 991.869407 770.1432 379.0922 982 991.854407 770.2332 379.0880.015-0.0900.004像控32 982 986.615407 907.3352 446.8752 982 986.648407 907.3772 446.858-0.032-0.0420.017像控42 983 139.090407 968.9332 443.5342 983 139.059407 968.9902 443.5490.031-0.057-0.015像控52 983 162.424407 853.0362 458.9062 983 162.469407 853.0582 458.968-0.045-0.022-0.062像控62 983 271.577407 898.8612 508.3262 983 271.559407 898.9352 508.3560.018-0.074-0.03010.19301/j.cnki.zncs.2024.03.012.T002表2模型提取数据及RTK放样数据对比点号RTK测量像控模型提点像控误差值XYHXYHXYH验证点12 982 992.099407 759.3082 451.5132 982 992.056407 759.3562 451.5290.043-0.048-0.016验证点22 983 246.517407 959.7072 534.9342 983 246.535407 959.7882 535.012-0.019-0.081-0.078验证点32 983 093.270407 855.7242 451.6872 983 093.227407 855.7942 451.7260.043-0.071-0.0392.3本次工作质量评价本次飞行测量任务执行状态良好，成果照片显示像控标靶清晰，POS数据解算精度为100%；相控点布设合理，测量像控点使用的测量仪器RTK各项指标经北京计量测试技术研究所鉴定合格，测量结果可靠；测量使用的起算基准点为国家C级GPS控制点，仪器校正方法规范、严谨，符合项目要求，相控点采用RTK图根控制测量进行平面和高程控制，根据《工程测量标准》（GB 50026—2020）规定，图根点相对邻近等级控制点的点位中误差小于图上0.1 mm，高程中误差小于基本等高距的1/10，通过6个像控点之间相互作闭合环验证，RTK图根控制测量精度满足规范要求。碎部点测量精度：图上地物点相对邻近图根控制点的点位中误差小于图上0.6 mm，高程中误差小于基本等高距的1/3，通过室内及野外放样方式分别对成果倾斜模型进行验证，验证后倾斜模型精度满足要求。因此，由模型中提取的碎部点测量精度均满足《工程测量标准》（GB 50026—2020）规范要求，误差值均小于技术规范要求的≤10 cm，可满足动态监测项目的技术要求。3结语使用无人机摄影测量可适应贵州省山高谷深的地形特点，节约大量的人力、物力及时间成本，有效缩短野外作业时长，替代测绘人员在严寒酷暑环境下的野外作业。储量动态监测项目作为监管部门管理矿山的一个重要依据，具有规范性、严谨性，必须做到精确无误，避免因误差大产生后果。无人机解决RTK在高山深谷中信号差，无法保障测绘精度，无人机在空中无任何遮挡，信号稳定测量精度高，配合地面制作的像控网，能够保障测量精度，满足项目技术要求。无人机摄影测量生成的倾斜模型，通过全方位的观察方式，让矿山监管单位对矿山有直观了解，从而更好地管理规范矿山。