基于倾斜摄影高精细实景三维模型在废弃矿山生态修复工程中的应用
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一、项目背景
废弃矿山生态修复工程意义重大，本次项目依托于巢湖市政府积极推进巢湖流域生态文明先行示范区建设的总体需求，由中南设计院与安徽省煤田地质局物探测量队联合承担其基于倾斜摄影测量模型生产及相关地形图的建设与应用任务。
本次项目任务是对环巢湖废弃矿山开展高精度倾斜摄影，实现一次航摄，完成高精细实景三维模型、1:500地形图测量及开挖面断面图测量工作。本项目的实施对改善采矿区及周边生态环境具有重大意义。
二、单位简介
安徽省煤田地质局物探测量队始建于1956年，坐落在安徽省宿州市，原隶属于煤炭工业部，后由中国煤田地质总局管理，1998年划入安徽省实施属地化管理，现为安徽省政府直属正县级事业单位，隶属安徽省煤田地质局。
我队凭借先进的技术设备和丰富的实践经验，先后承担安徽、山东、宁夏、内蒙、新疆等省区百余个矿井地震勘探项目，提交了一大批生产与科研成果，其中荣获国家科技进步奖2项、全国储委奖5项、省部级科技进步奖7项，为矿井建设、生产和安全提供了科学依据。多项目荣获全国优秀测绘工程银奖和铜奖。
三、测区概况
本次项目位于安徽省巢湖市，包含环巢湖多处废弃矿山和工矿废弃地，由于长期开采，测区地势相对比较陡峭，悬崖和陡坎比较多，底部长期有积水。矿山平均高差约100米，部分区域高差超过200米。
测区范围：无人机作业时间为上午10点至下午15点，在该时间段内测区内雾气散尽，天气晴朗，光线适中，微风，适合飞行。测区内平均分布像控点10-14个/矿坑，地面检查点4个/矿坑，用于项目精度验证。
四、设备选用
由于工期紧,任务重,考虑到本次施测区域为废弃采矿点和工矿废弃地, 矿区长期开采，地形较为复杂,地势相对比较陡峭，悬崖和陡坎比较多，底部长期有积水,高差较大处高差大于200米。
为了较好的完成本次1:500地形测量任务,特选用大疆经纬M600PRO六旋翼无人机搭载成都睿铂DG4pros倾斜五镜头相机（长焦距）进行倾斜摄影测量，该机型单架次续航14km，作业时间28min,睿铂DG4pros单镜头4200万像素，总像素2.1亿.
DG4Pros
五、航飞概况
本项目采用航飞前布设像控点，采用区域网方式进行像控点布设。此次控制点统一布设成平高控制点；由于测区内地形复杂无明显地物点,像控点布设采用铺设标靶作为像控点.本次所布设像控点均匀分布在每个测区，并在重点部位及高差起伏较大处进行了适当加密，62个矿坑共布设像控点及检查点共计260个,像控点测量见下图:
本项目中,设计航高220m，地面分辨率2.5cm，像片航向重叠度为80%，旁向重叠度为70%，单架次作业面积0.6 km2。倾斜摄影范围自测区边缘外扩150m以满足测区边缘处三维模型完整无漏洞。共航飞65个架次，拍摄照片185600张，影像清晰、色彩均匀，满足本次项目使用要求。
六、数据处理结果
影像数据质量检查：使用成都睿铂公司SKY Scanner质量检查软件，对航摄成果的质量进行全面、快速检查，确保影像质量可靠、无漏拍等情况。
倾斜摄影测量三维建模：空三处理前使用成都睿铂公司SKY filter剔除多余航片,提高内业处理效率。对于部分空三结果分层的测区使用成都睿铂公司 AAC处理软件对照片进行姿态校正以满足生产要求。
三维建模使用Smart3D建模软件配备12个节点进行处理，图形工作站配置为酷睿I910980XE（18核36线程）、256内存、RTX2080TI。
项目基于空三与模型成果，在南方CASS 3D软件中进行1:500地形图测图，并用pix 4d生产了正射影像，经检测满足项目精度要求。
七、项目结论
本次项目区域多为废弃矿坑，地形地物较少，施工时对高程要求较高，因此本项目的精度验证以高程精度为评判标准，部分精度验证结果如下表所示。模型精度验证结果满足本项目精度要求。
八、模型截图
九、项目总结
在本项目中，以倾斜摄影测量技术获取的高分辨率影像及三维模型为基础，可以快速、高效、高精度绘制出大比例尺地形图，从而能够有效地提升工作效率和工程质量，满足设计及施工需求。三维模型能够直观的反映出丰富的地物纹理信息，为生态修复工程设计阶段提供帮助。
倾斜摄影测量技术对于植被覆盖严密及遮挡严重的测区效果不理想，需结合其他技术手段完善测绘手段。在不具备倾斜摄影条件的两个矿区，我们采用雷达点云测量结合RTK数字化测图测量地形图的新技术。
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