無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用研究

殷德耀

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，河南 南陽 450000）

在現(xiàn)代礦山測(cè)繪中，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的作用越來越重要，在節(jié)省人力和資源的同時(shí)確保所收集數(shù)據(jù)的精確性以及人員操作的安全性。由于礦山地形復(fù)雜，人們?yōu)槭占瘜?duì)開采有利的資料，就必須全面航測(cè)、評(píng)估，制定切實(shí)可行的方案，這就使無人機(jī)航測(cè)技術(shù)輔助下的礦山開采事業(yè)更具體、更可行，強(qiáng)化無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用具有重要意義。

1 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

早在上世紀(jì)20年代就出現(xiàn)了無人機(jī)航測(cè)，并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)慢慢進(jìn)入日常應(yīng)用，在不斷完善與發(fā)展的進(jìn)程中進(jìn)一步擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。特別是針對(duì)那些飛行困難的地區(qū)以及較小的區(qū)域，應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)能協(xié)助完成人無法抵達(dá)的區(qū)域的礦山測(cè)繪工作[1]。在應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的過程中，它發(fā)揮出諸多優(yōu)勢(shì)，主要包括：應(yīng)急性能良好，可在完成測(cè)繪任務(wù)時(shí)給予實(shí)際情況應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，起降過程也只需一塊較為完整的平地就能完成，節(jié)省空間；操作方便，節(jié)省資金，因?yàn)闊o人機(jī)操作屬于遙控飛行，機(jī)身體積較小，外形精巧，操作和攜帶都比較方便，因而不管是安全系數(shù)還是費(fèi)用都是有優(yōu)勢(shì)的；作業(yè)周期短，因?yàn)闊o人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)一般要控制無人機(jī)飛行高度不超過1000m，工作時(shí)無需申請(qǐng)空域，依托直接飛行縮短礦山測(cè)繪作業(yè)周期；精準(zhǔn)收集數(shù)據(jù)，因?yàn)闊o人機(jī)的飛行高度與工作條件，使其能提高礦山測(cè)繪工作效果，航測(cè)到分辨率超高的影像數(shù)據(jù)，最終結(jié)果也適用于1：1000和1：500的大比例尺。

2 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用路徑

（1）檢查礦山環(huán)境治理恢復(fù)情況。對(duì)于礦山環(huán)境加以治理，使其恢復(fù)到良好狀態(tài)，這在礦山管理中占據(jù)重要地位，但工作難度較大，并且檢查手段與技術(shù)相對(duì)落后，導(dǎo)致工作效果不理想。在引入無人機(jī)航測(cè)技術(shù)之后就能做到無人機(jī)低空搭載各種傳感器，針對(duì)目標(biāo)礦山，基于實(shí)際需求獲取遙感數(shù)據(jù)，包括真彩色、雷達(dá)以及多光譜等，通過計(jì)算機(jī)處理開展定量或定性分析，還原治理恢復(fù)礦山環(huán)境的真實(shí)狀況，使管理者獲得決策依據(jù)。

（2）獲取數(shù)字礦山建設(shè)信息數(shù)據(jù)。建設(shè)數(shù)字礦山是實(shí)施礦山信息化管理的有效手段，但這離不開礦山基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的支撐，主要包括地形圖件、遙感影像，還有高程數(shù)字模型等等。很多礦山都是應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，問題的關(guān)鍵就在于礦山建設(shè)中的地理數(shù)據(jù)在源源不斷的更新，應(yīng)通過無人機(jī)航測(cè)技術(shù)精確收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，更好的滿足新時(shí)代的數(shù)字礦山建設(shè)需要[2]。

（3）監(jiān)測(cè)礦山開采以及保護(hù)資源。在開采礦山時(shí)會(huì)影響周邊環(huán)境，并且金屬礦產(chǎn)不可再生，在其開發(fā)和利用中必須加大執(zhí)法監(jiān)督力度，禁止過度開采、非法開采等，預(yù)防浪費(fèi)及損害自然資源。然而大多數(shù)礦山開采區(qū)域都在偏遠(yuǎn)地帶，難以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，執(zhí)法難度也很大，必須借助先進(jìn)科技改進(jìn)開采監(jiān)督工作。應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行礦山監(jiān)測(cè)，就能獲得開采區(qū)域的詳細(xì)資料，傳輸有效的、準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)影像數(shù)據(jù)和一系列圖片等，使政府獲得監(jiān)督執(zhí)法的依據(jù)。

3 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的實(shí)際應(yīng)用

某礦山有一個(gè)露天礦，其礦區(qū)的開采深度為+37～+19 m。在開采區(qū)域內(nèi)，出露地層大多是碎屑巖地層，以單斜構(gòu)造為主，傾角平緩，為5°～10°，傾向北東，并且沉積巖層層理相對(duì)明顯，沒有發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造。為滿足礦山開采設(shè)計(jì)要求，開展1：1000比例尺地形圖測(cè)繪工作。在露天開采的影響下，測(cè)繪地區(qū)地形復(fù)雜，一些區(qū)域坡急巖陡，測(cè)繪人員很難抵達(dá)，工作難度很大，決定應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)開展測(cè)繪工作。

（1）開展外業(yè)測(cè)繪工作。首先進(jìn)行航空攝影，在采集數(shù)據(jù)的過程中沿著東西方向敷設(shè)無人機(jī)航線，航向重疊度與旁向重疊度分別是65%、35%，航測(cè)比例尺大約1：3000 ；相對(duì)航高大約370m，航測(cè)基線長(zhǎng)度大約60m，通過定點(diǎn)曝光的方式航測(cè)。其次進(jìn)行像控點(diǎn)布點(diǎn)，在該露天礦開采區(qū)域的地面外業(yè)測(cè)繪中使用GDCORS-RTK進(jìn)行作業(yè)。為確保布設(shè)像控點(diǎn)的精確度，基于圖根點(diǎn)的要求測(cè)繪，每一個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行兩次獨(dú)立觀測(cè)，當(dāng)平面較差比3cm小、高程較差比5cm小時(shí)取平均值，將其視作像控點(diǎn)坐標(biāo)成果。為滿足該露天礦開采地區(qū)的地形要求和大比例尺測(cè)圖精度，在每一個(gè)區(qū)域橫跨四條基線就布設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)，并且在航向、旁向六片重疊的區(qū)域選出像控點(diǎn)，使其盡量在航線間公用；在圖廓線以外對(duì)像控點(diǎn)實(shí)施自由圖邊布設(shè)，保證能達(dá)到滿幅的狀態(tài)。

（2）處理數(shù)據(jù)。通過使用軟件MAP-AT進(jìn)行內(nèi)業(yè)空三加密處理；根據(jù)像主點(diǎn)就近的基本原則明確立體模型采集數(shù)據(jù)的范圍，核線一般也將控制點(diǎn)范圍作為標(biāo)準(zhǔn)；滿足線狀、面狀地物采集點(diǎn)密度要求，跟隨曲率的變大慢慢提高密度，使幾何形狀不出現(xiàn)失真的情況；如果其他符號(hào)或者是注記將線狀要素隔斷，應(yīng)進(jìn)行不間斷的連續(xù)采集，公共邊無需重復(fù)采集，并且測(cè)圖數(shù)據(jù)間必須嚴(yán)格接邊。由于空三加密的精度比較高，所以能滿足該礦山露天礦區(qū)域測(cè)繪精度要求，通過數(shù)據(jù)處理采集得到DLC、DEM和DOM數(shù)據(jù)。

（3）分析精度。通過常規(guī)方法檢查應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)測(cè)繪數(shù)據(jù)的精度，通過GDCORS測(cè)繪獲取186個(gè)顯著的地物點(diǎn)高程與平面坐標(biāo)，在無人機(jī)航測(cè)成果中將檢查點(diǎn)高程與坐標(biāo)提取出來，計(jì)算兩者較差，將GDCORS測(cè)繪成果作為真值，科學(xué)計(jì)算無人機(jī)航測(cè)成果高程與平面位置的誤差，將精度反映出來，最終發(fā)現(xiàn)高程誤差和平面位置誤差都滿足《工程測(cè)量規(guī)范》( GB50026-2007)的精度要求。

4 結(jié)語

在礦山測(cè)繪中應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，通過將無人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用于檢查礦山環(huán)境治理恢復(fù)情況、獲取數(shù)字礦山建設(shè)信息數(shù)據(jù)、檢測(cè)礦山開采以及保護(hù)礦產(chǎn)資源等，達(dá)到了良好效果。在礦山測(cè)繪的實(shí)際工作中應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)，顯著提高了礦山測(cè)繪的精度和速度，推動(dòng)了無人機(jī)航測(cè)技術(shù)持續(xù)向礦山測(cè)繪領(lǐng)域的延伸和擴(kuò)展。