1.項目概述
1.1項目背景
應某市某礦區要求，核實礦業權開采范圍的客觀地質地形現狀，核準采礦權人實際開采位置，利用智航SF700A旋翼無人平臺搭載T53P傾斜相機，進行礦上傾斜攝影測量，獲取高精度礦山礦山三維實景模型數據和正射影像。基于礦山三維實景模型數據得精度高、實時性、真實性等優勢，動態監測礦區儲量，為礦區系統政治管理提供基礎數據，不斷提升礦區的信息化水平。同時，還能夠通過礦山三維實景模型運用相關軟件進行實景三維要素采集。在三維數據采集軟件中，基于礦山三維實景模型采集地物屬性信息和空間要素信息，生成礦區范圍的數字線劃圖，為礦區的進一步開采工作提供基礎數據，為主管部門的決策提供豐富高效得數據。
1.2測區基本情況
該礦區所需測量區域東西長約4.8公里，南北寬約3.7公里，總面積約為15平方公里，高低起伏范圍較大，需要開啟仿地飛行。
1.3成果要求
最終生成的成果包括正攝影像圖（包含總圖和分幅圖）、等高線圖（包含250cm等高線和500cm等高線）、三維模型、礦區范圍線劃圖。
2.技術路線
針對實際測區情況，以高精度得成果要求為標準，項目基于智航SF700A旋翼無人平臺搭載T53P傾斜相機，借助相配套的南方航測數據處理軟件體系，設計總體技術路線如下圖所示：
圖1：技術路線
（1）像控點布設。為滿足項目中多個環節得處理及檢查要求，需要在測區內選取和實測一定數量的像控點。
（2）航測影像數據獲取。利用旋翼無人機飛行平臺，搭載五鏡頭設備，進行航測影像數據獲取。
（3）照片數據預處理。無人機外業作業完成后，需要對差分數據和照片進行整理，包括POS和照片分組對齊、相片重命名等操作。
（4）影像空三。航測影像數據預處理完成后，依據影像POS信息、控制點信息，進行空中三角測量。
（5）成果數據生產。礦山三維實景模型、數字正射影像、數字表面模型生產是傾斜攝影技術中心時間最長的環節。借助專業軟件，生成高精度礦山三維實景模型。
（6）數字線劃圖生產。在三維數據采集軟件中，基于礦山三維實景模型采集地物屬性信息和空間要素信息，生成礦山的數字線劃圖。
3.方案實施
3.1像控點布設采集
借助南方航次一體化處理軟件，提前規劃好像控點，在滿足要求的前提下，盡量在礦區固定標識物。同時，將規劃好的像控分布通過云端服務器上傳至云端服務器，為實際像控采集提供依據。
圖2：像控點規劃
通過像控之星軟件，連接云端服務器，下載規劃好的像控分布圖，在現場布設采集像控。
圖3：像控點
圖4：像控點采集
像控點采集完成以后，使用南方航次一體化處理軟件一鍵生成像控點點之記報告，并將像控點資料整理記錄。
圖5：像控點點之記
圖6：像控點點之記
3.2 無人機外業數據采集
項目實施采用智航SF700A作為無人機飛行作業的平臺，智航SF700A是目前市面上最為小巧得工業級智能無人機航空測量系統之一。具有上手塊、精度高、航程長等優勢。具備仿地飛行、PPK定位、毫米波雷達避障、下視激光雷達測距等功能配置。
圖7：智航SF700A無人機
南方無人機T53P傾斜相機，是一款具備增穩得小巧云臺，能夠提高正射影像采集的精度與效率。T53P傾斜5鏡頭相機具有全自動修復，總像素1.2個億，完全滿足此次項目精度要求。
圖8：T53P傾斜相機
智航SF700A搭載T53P傾斜相機進行航空影像采集。為滿足成果精度要求，航線設計時采用了較高得數據采樣率。傾斜攝影作業得飛行高度為96米，80%和70%得航向和旁向重疊度，1.5cm/像素。在天氣及空域條件滿足時，項目組實施飛行作業。項目組使用了中國移動CORS系統，通過試用實時RTK和后差分PPK結合得方式，獲取高精度POS信息，為影像空三及建模提供高質量數據。
圖9：航線規劃
3.3照片數據預整理
無人機外業作業完成后，需要對差分數據和照片進行整理。基于南方航測一體化處理軟件SouthUAV 2.0，可以實現實時差分解析、后差分數據處理、POS和照片分組對齊、相片重命名等操作。
南方航測一體化處理軟件，通過設備連接功能，直接從鏡頭讀取影像數據，也支持從磁盤內讀取照片數據，處理完成后將數據組織下載到指定位置，支持多線程同時下載5鏡頭數據，并且提供兩種數據下載方式。支持自動對齊架次照片分組，自動識別地面點及廢片，一鍵清除地面點和多有鏡頭的廢片，也支持處理丟片、丟點等情況，提供插值和標記跳片工具，全方位處理所有數據異常情況。
圖10：照片數據整理
3.4影像空三
影像空三平差是傾斜攝影技術中的關鍵步驟，影響到礦山三維實景模型的精度。項目組使用ContextCapture軟件完成影像空三處理。在處理過程中，刺點原則為:每個像控點刺點數量不能小于18張，每個像控點每個鏡頭的刺點數量不少于3張，且每個鏡頭不能在同一條航線上。
圖11：影像空三
圖12:像控刺點
3.5 成果數據生成
礦山三維實景模型生產、數字表面模型（DSM）生產及數字正射影像（DOM）數生產是傾斜攝影技術中的時間最長的環節。項目組使用ContextCapture軟件完成相關成果數據生產。礦山三維實景模型得效果及精度是后續測圖及礦山綜合應用的基礎數據，礦山三維實景模型成果需要保證紋理清晰、精度準確。
圖13:正射影像
圖14:正射影像
圖15:礦山三維實景模型
圖16:礦山三維實景模型
3.6數字線劃圖生產
基于礦山三維實景模型采集地物要素，需要借助專門的數字線劃圖軟件。項目組采用南方航測三維測圖軟件進行數字線劃圖生產。南方航測三維測圖軟件，簡稱：uFeature3D，是一款集成測繪、CAD、GIS三個領域實用技術的桌面信息化測繪系統，系統提供空間和屬性數據的瀏覽、查詢、采集、編輯、管理、分析、制圖輸出等與測繪和GIS的核心功能，包括三維采集模塊，支持用戶在實景三維模型上進行地物采集并成圖等工作，可以提供多種多樣的量測和繪圖工具，滿足用戶多樣化的繪圖要求。
圖17：數字線劃圖生產
圖18：等高線圖
4.結果分析
4.1精度分析
使用ContextCapture軟件進行影像空三操作，生成精度報告。在空三報告中查看所有控制點與檢查點誤差，如果精度達到規范要求，可以進行模型重建。如果空三精度未能達到要求，查找對應的原因，解決相關問題，重新進行影像空三，查看精度報告，直至檢查點精度達到相關規范要求。
表1：檢查點精度結果
點號 | x差值（單位：m） | y差值（單位：m） | 高程差值（單位：m） |
1 | -0.037 | -0.045 | -0.034 |
2 | -0.039 | 0.025 | -0.05 |
3 | -0.021 | 0.013 | -0.04 |
4 | -0.045 | -0.045 | -0.039 |
5 | -0.041 | -0.029 | -0.05 |
4.2模型效果圖分析
查看生成的礦山三維實景模型數據和數字正射影像數據。礦山三維實景模型直觀顯示了礦山開采范圍的客觀地質地形現狀，為主管部門得決策、礦上得規劃，提供豐富高效的基礎數據。
圖19：模型效果細節圖
圖20：模型效果細節圖
5.總結
在實際項目實施過程中，項目組得出如下總結及展望：
（1）此次項目的順利完成，離不開智航SF700A的精度高、航程長、平臺穩，T53P傾斜相機提供的高像素、高效率、高品質，以及覆蓋航測全流程的系統性軟件體系，包括智能化得南方航測一體化處理軟件SouthUAV2.0，簡便式像控采集的像控之星，滿足多樣化繪圖的南方航測三維測圖軟件uFeature3D，云端互聯得無人機管控平臺系統。
（2）通過露天礦山勘查項目，驗證了基于智航SF700A平臺的傾斜攝影技術的精度可以達到露天礦山中得各項應用。
（3）基于智航SF700A旋翼無人平臺搭載T53P傾斜相機，進行礦上傾斜攝影測量，獲取高精度礦山礦山三維實景模型數據和正射影像，以此為基礎數據，應用到礦山勘查得全過程，包括野外踏勘的路線設計、地址鉆孔得三維施放，礦區道路得三維設計等。基于礦山礦山三維實景模型數據的前期規劃，可以大大降低野外工作人員的勞動強度，降低踏勘成本，節省外業工作時間，提高外業生產效率。
