無人機傾斜攝影三維建模技術在礦業領域中的應用

1、應用范圍

（1）礦產資源開發狀況調查中的應用：

礦產開采位置，占地范圍、用地類型、固體廢棄物堆積范圍及體積等。

（2）礦產資源開發引發的災害調查中的應用：

包括地面沉陷范圍、地裂縫長度、塌陷坑位置、山體陷裂（垮塌）范圍、崩塌位置、滑坡位置及體積，河道淤塞長度（位置）及煤田（矸石堆自然、尾礦庫）范圍等。

（3）礦山生態環境信息調查中的應用：

被損毀的土地范圍、受損植被范圍、水體污染范圍、荒漠化范圍、土地復墾及礦山環境治理效果，數字礦山等。

（4）地質礦山公園景觀建模中的應用：

地質公園、礦山公園在線三維景點介紹。

（5）其他方面的應用：

區域地質調查、土壤調查，應急災害治理等。

2、在礦山環境中應用優勢

（1）具有機動性、靈活性和安全性

無需專用機場起降，適合再地形復雜以及南方丘陵、多云地區應用；能夠在危險和惡劣環境下直接獲取現場資料和數據。

（2）分辨率高、多角度

分辨率達到2cm，成圖比例尺達到1：500，可用于構建高精度數字地面模型及三維立體景觀圖的制作；可低空多角度獲取礦區內損毀土地的紋理信息，彌補了普通航空攝影中的遮擋問題。

（3）性能優異

可按預定航線再航高50米到1000米范圍內自主飛行、拍攝，飛行高度控制精度達到10米。

（4）低成本

傳感器和飛行器使用成本遠遠低于其他航攝系統，一般單位和個人有能力負擔；對數據處理設備要求不高，費用低。

3、應用案例

①三維建?；A數據獲?。―EM\DOM數據）（圖一-圖二）

②全自動生成地形模型（圖三）

③自動生成礦區3D模型

④三維建?？梢暬治觯ㄐD、局部放大、白板圖、三角網、點云圖、面積量算、距離量算、坡面量算、體積量算、空間點位坐標提取、手機隨時瀏覽）（圖三-圖七）

⑤在線三維景點介紹（圖八）

圖一   三維建?；緮祿@?。―OM+等高線）

圖二   三維建?；緮祿@?。―EM）

圖三  三維建模及任意角度觀察

圖四  三維建模及測量體積

圖五  三維建模及量測傾角、距離

圖六  三維建模及量測面

圖七  手機隨時瀏覽

圖八  在線三維景點介紹

延伸閱讀

一、無人機傾斜攝影三維建模技術介紹

1、傾斜攝影測量技術

傾斜攝影測量技術是國際測繪領域近年來發展起來的一項高新技術。它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、前方、后方、左側、右側五個不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。（圖九）

圖九  航攝飛行及各視角相片示意圖

2、傾斜攝影技術特點

①反映地物周邊真實情況

②傾斜影像可實現單張影像量測

③建筑物側面紋理可采集

④數據量小易于網絡發布

3、無人機傾斜攝影三維建模技術

該技術通過無人機低空多位鏡頭攝影獲取高清晰立體影像數據，基于影像紋理的高分辨率自動生成三維地理信息模型，快速實現地理信息的獲取。

4、無人機傾斜攝影三維建模技術的特點

①工作效率高

傾斜適應數據是帶有空間位置信息的可量測影像數據，能同時輸出DSM、DOM、TDOM、DLG等多種成果，可替代傳統航空攝影測量。

②安全性高

③成本低

④數據精確高

⑤操作靈活

⑥側面紋理信息真實可用

二、無人機傾斜攝影系統由三部分組成

第一部分為飛行平臺（無人機）和地面控制人員

圖十  油動無人機

翼展：3400MM

體長：2100MM

空機：5KG

最大起飛重量 18-25KG

自動駕駛：AP101

相機：佳能單反 5DSR  5060W 像素全畫幅與光電吊艙傾斜相機

降落傘：25KG 超輕降落傘

續航里程： 400KM

續航時間：4 小時

巡航速度：25-30 米/S

飛行高度：300-6000 米

抗風等級：4 級

起飛方式：彈射

電臺通訊半徑 20-70KM

圖十一   電動無人機

翼展：1800MM

體長：1220MM

空機：1.1KG

最大起飛重量 4-5KG

自動駕駛：NP100

相機：RX1R 2400W 像素全畫幅微單

降落傘：4-5KG 超輕降落傘

續航里程： 60-70KM  

續航時間：50 分鐘-70 分鐘

巡航速度：18-20 米/S 

飛行高度：300-4000 米

抗風等級：4 級

起飛方式：手拋

電臺通訊半徑 20-30KM

第二部分為儀器部分，傳感器（傾斜相機、GPS定位裝置獲取曝光瞬間的三個線元素x，y，z）和姿態定位系統（記錄相機曝光瞬間的姿態，三個角元素φ、ω、κ）。

圖十二   五鏡頭傾斜相機

第三部分  數據處理系統    傾斜攝影三維自動建模軟件（Smart3DCapture）是一套基于從空地多源序列影像，全自動生成高分辨率三維模型的自動化建模軟件。該軟件基于攝影測量、計算機視覺及計算幾何算法，支持全自動空三解算、密集點云生成、構建TIN網、自動紋理映射等步驟，實現三維模型的快速生成。

四、工作原理

基于無人機傾斜攝影技術，以無人機為飛行平臺，搭載傾斜攝影相機獲取測區高分辨率多視影像，利用軟件處理體系，獲得精細三維模型數據。其總體技術流程如圖十三所示

圖十三    無人機傾斜攝影測量技術原理圖

無人機三維實景建模軟件介紹：

實景建模軟件ContextCapture

實景建模軟件ContextCapture可以快速為各種類型的基礎設施項目生成最具挑戰性的反應現實環境的三維模型。而這一切，都源自您拍攝的普通照片。不需要昂貴的專業化設備，您就能快速創建細節豐富的三維實景模型，并使用這些模型在項目的整個生命周期內為設計、施工和運營決策提供精確的現實環境背景。

使用實景建模軟件您不必在專業采集設備和相關培訓方面投入很多時間和成本，實景建模軟件就能經濟實惠地開發精確的實景網格。您可以使用普通相機拍攝的超過 100 億像素的照片輕松生成三維模型，獲得精細的細節、銳利的邊緣和幾何精度。

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