基于无人机摄影测量的露天矿排土场三维模型构建

隋涛¹，肖武^1,2，王党朝³，王鑫¹，田帅帅¹，孙浩轩¹

1. 中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所2. 浙江大学公共管理学院3. 神华北电胜利能源有限公司

摘 要：排土场作为露天矿区的重要组成部分,通过构建精确的排土场三维模型,有助于直观掌握排土场的地形变化信息,对于进一步监测其稳定性,确保矿区安全生产具有重要意义。以胜利西一号露天煤矿北排土场为例,首先利用无人机获取了排土场南部3个相对航高(85,100,115m)的影像;然后分别采用2款基于运动恢复结构算法(Structure from motion,SFM)的软件(Pix4D mapper和Agisoft Photo Scan)对不同相对航高的影像进行了处理,得到数字表面模型(Digital surface model,DSM)和数字正射影像图(Digital orthophoto map,DOM),并对两者分别进行了平面、高程精度分析。研究表明:3个航高对应模型的精度均可以满足1∶1 000地图和地形图成图要求,其中,相对航高为100 m时对应模型的精度和可靠性最高,可以达到1∶500成图精度要求,并且利用Pix4D mapper软件得到的模型精度略高于Agisoft Photo Scan软件,故而采用100 m相对航高获取了整个排土场的影像并构建了排土场三维模型。综合分析认为:无人机摄影测量可以满足排土场的监测、维护需求,相较于传统测量方法,具有范围广、效率高和成本低等优点,可以广泛应用于大型露天矿区地形地貌高精度监测。

关键词：无人机摄影测量;排土场;三维模型构建;SFM;DSM;DOM;