1、近景摄影技术在露天矿山边坡变形监测中的应用摘要:在露天矿山，边坡稳定性严重威胁着矿山的安全生产，加强对高陡边坡的变形监测和稳定性分析就显得非常重要。文章以云南某露天矿北部边坡为例，将近景摄影测量技术应用到露天矿山边坡变形监测中，将摄影测量解算出的数据与全站仪监测数据进行了对比分析，得出近景摄影测量方法应用于露天矿边坡变形监测是可行的，然后对影响量测精度的因素做出分析，并提出提高精度的相应措施。关键词：近景摄影测量；变形监测；精度0 引言随着露天矿的进一步开采，形成了越来越多的人工高陡边坡，增加发生滑坡、坊塌风险，所以对高陡边坡的变形监测和稳定性分析是矿区安全生产中一项必不可少的工作。测绘科技工
2、作者对此做了不懈探索研究，目前对滑坡监测的方法主要包括自动伸缩计地表位移测量法、全站仪测量方法、GPS 变形监测法等，这些方法都集中在点监测，难以获得全面的特征信息，而三维激光扫描技术与科合成孔径雷达干涉技术 InSAR 等方法费用太高，操作复杂。数字近景摄影测量技术是一种非接触性测量方法，采集数据速度快，能对“面”进行监测，测量精度高。鉴于此，文章采用多基线数字近景摄影测量的方法对云南某露天矿北部边坡进行了变形监测，充分发挥了近景摄影测量的优势 1。1 矿区概况该矿区北部横穿一断裂带，边坡山头高 700 米，在矿区范围内出露长度约 600 米。由于定期的爆破和人工开挖，再加上自身内部结构复杂
3、、岩性软弱，形成了复杂多变的边坡。摄站位置位于被测区域对面岩层稳定的边坡上，摄影方向平均距离约 50 米。（如图 1）图 1 测区概况 图 2 控制点与检查点的布设图2 相机检校相机采用 Nikon D800 非量测相机，3630 万像素，选用 50mm 相机的镜头，由于非量测数码相机镜头畸变大，像主点不在 CCD 几何中心上，存在 CCD 面阵内畸变等。因此在使用之前需要对相机进行检校，运用近景摄影测量软件 LensphotoV2.0 中的采影像预处理模块，通过拍摄大型液晶显示器上的检校格网，采用先进的基于纯平 LCD 相机检校算法，解算出相机的内方位元素 2，检校结果如下：像主点坐标：U=
4、0.031900；V=0.043200；相机主距：48.933400；畸变系数：K1=1.171e-004 k2=-1.605e-005；P1=-1.018e-005 p2=-4.678e-003；像幅宽度：4616 高度：3374；像素大小 0.004800。3 控制点与检查点布设由于摄影的平均距离 50m，本次选取的标志大小为 30mm，能够保证控制点与检查点成像清晰。（如图 2）根据均匀布设原则，控制点的布置及编号如图所示，共布设了 11 个控制点。在软件处理过程中使用 1、3、4 、5、 6、9、10、11 作为控制点，将 2、7 、8 作为检查点。取矿区常用控制点原点，坐标设为（0,
5、0,0），取与边坡平行方向为 Y 轴，取垂直于坡面的方向为X 轴，采用角度定向，建立独立坐标系。用全站仪分两期测量控制点坐标，两期间隔为三个月。4 影像数据采集谢冬冬 杨德宏昆明理工大学 650093采用旋转多基线交向摄影的方式进行拍摄 3，摄站个数为 3 个，摄影基线长为 5m，每个摄站拍摄 3 张影像，同一摄站相邻两张影像间保证 60%以上重叠度，不同摄站相同序号的影像拍摄同一区域，保证 90%以上的重叠度。分两期拍摄，共 18 张影像。5 影像数据处理本次数据处理采用了武汉朗视软件有限公司开发的数字近景摄影测量软件Lensphoto2.0。首先建立测区工程文件，然后输入影像数据、控制点坐
6、标数据和相机参数，人工匹配航带内和航带间的种子点，人工匹配完成后进行控制点匹配并进行空三量测，之后进行区域网光束法平差、加密匹配、生成密集点云、立体编辑，由编辑好的模型点自动构建三角网和 DEM。6 精度分析精度分析包括两期控制点通过全站仪和 Lensphoto 软件程序处理得到的坐标对比和前后两次影像的 DEM 结果对比。如表 1 与图 3 所示。表 1 全站仪和 Lensphoto 软件程序处理得到的坐标对比表前期 后期 变形量检查坐标方向全站仪 近景 全站仪 近景 全站仪 近景 偏差点X 150.163 150.160247 150.167 150.166268 0.004 0.0060
7、21 0.002021Y 56.387 56.386125 56.390 56.389435 0.003 0.00331 0.0003122Z -17.470 -17.470234 -17.479 -17.477335 0.009 0.007101 0.001899X 140.137 140.140371 140.140 140.141391 0.003 0.00102 0.00198Y 57.458 57.455128 57.462 57.456137 0.004 0.001009 0.00299177Z -26.371 -26.374151 -26.379 -26.379172 0.008
8、 0.005021 0.002979X 161.871 161.873451 161.875 161.878461 0.004 0.00501 0.00101Y 60.373 60.371143 60.378 60.375245 0.005 0.004102 0.0008988 Z -27.452 -27.453271 -27.460 -27.463380 0.008 0.010109 0.002109图 3 最大变形值和体积变化结果7 结论与展望通过数据对比，近景摄影测量与全站仪所测坐标偏差在 3mm 范围内，达到了很高的精度，可以用于现场的边坡变形监测。Z 方向的误差比其他两个方向大，这是由于全站仪在 Z 方向精度较低造成的。近景摄影测量通过前后两次 DEM 的比较，得到边坡的体积变化量和最大的位移变化量，实现了对边坡“面”的监测。两次观测时间较短，对露天矿山边坡变形监测的数据有限，在重力等复杂因素下此变形量是否合理不得而知，因此在下一步工作中，需要增加观测次数，对比每期的变形量，提高边坡控制点的测量精度，以进一步提高近景摄影测量的监测精度。
