無人機航測結合Google Earth在礦山快速監測中的應用

廖勤欽，周 超

（江西省地質礦產勘查開發局贛東北大隊，江西 上饒 334000）

礦山資源是重要的自然資源，是社會發展進步的重要的物質基礎。隨著社會發展的進步，對礦石的需求量越來越大，礦產開采速度越來越快。礦山無秩序無節制的開發造成礦產資源匱乏，礦區環境污染。而且還有非法采礦的行為，對露天植被造成嚴重破壞。如何讓有效地進行礦山快速監控，杜絕越界開采、非法開采的現象是礦產資源監測工作的一項重點和難點。無人機航測結合Google Earth應用于礦山檢測，能夠結合無人機速度快、分辨率高、成本低和Google Earth數據收集的全面性、細致性的優點結合起來，具有事半功倍的效果。

1 無人機航測與Google Earth概述

（1）無人機航測基本特點和優勢。無人機航測結合了無人機技術和數碼相機技術，是對傳統的航空攝影的有力補充，實現了無人攝影。無人機航測具有高效快速、精細準確、作業成本低、適用范圍廣、生產周期短、分辨率高、受氣候條件影響小、操作便利等優點。在土地資源調查和土地利用動態監測方面發揮著重要作用，解決了傳統的衛星和有人測繪存檔數據時效性差的難題。另外隨著不斷的飛行實踐和創新，技術難關不斷突破，現在的無人機系統已經突破傳統航空拍攝作業精度的限制，能夠獲得未經干擾的真實數據，達到低空0.05-0.5m高分辨率影像，為后期的制作加工提供了保障。后期團隊通過專業的圖片數字處理，可以獲得1：500地形圖[1]。滿足了《低空數字航空攝影測量內業規范》規定的大比例精細圖的要求。

（2）Google Earth的功能和應用。Google Earth是一款開發虛擬地球的軟件，可以將無人機航拍的照片分布在一個三維模型的地球上，這款軟件不僅可以自建地形，還能下載全球各地的高清晰衛星圖片。上面提供很多高精度影響，包括中國幾乎所有的大城市、北美和歐洲各國城市等，另外油田也是Google Earth的重點收集對象。該軟件操控方式簡單，兼容全球定位系統，只需輸入目的地便可查取，根據用戶的需求放大直接放大倍數，能精確的看到3D地形和建筑物[2]，并且能夠進行旋轉，觀看360度不同的視角，提供個人儲存文件夾功能和高質量的打印功能。用戶還可以導入自己檢測跟蹤的數據，添加自己的注釋，方面記錄和存儲。

2 無人機航測結合Google Earth在礦山快速監測中的應用

無人機航測結合Google Earth在礦山快速監測中的應用按步驟依次進行，首先確定檢測的礦區范圍，其次進行飛行準備和飛行實施，然后將無人機航測獲得的照片進行初步篩選、數據處理和三維建模，最后從Google Earth下載該礦區的高精度圖片，將下載數據與拍攝數據進行重疊對比，建立數據對比圖，觀察山區變化，判斷是否有不合理開采的行為。還可以將自己拍攝的數據上傳，進行數據更新。礦山監管局可根據礦區生態環境狀態，策劃礦山環境的治理恢復策略，通過有修坡整地、支擋、排水、土壤改良及種植綠化等恢復礦區生態環境。

（1）飛行準備。在空管部門進行無人機飛行備案，根據礦山的地形和測區范圍設計飛行航線、飛行高度和航拍數量，選取地面分辨率，計算相對飛行高度，選取基準面、計算最小重疊度和最大的地面分辨率，確定單片覆蓋率等飛行參數，并對航線設置進行質量檢查，確保拍攝角度全面，拍攝地區均勻分布，能夠充分了解到礦區的全貌和細節。在要檢測的山區選擇合適的升降地點，選擇的地點需要符合無人機起飛條件，無安全障礙。

（2）飛行實施。選擇風朗氣清的好天氣進行無人機航測工作，起飛之前向航空管理部門通報，并對無人機的供電系統、旋偏糾正云臺、GPS定位和遙控器進行檢查，批準之后并檢查完畢確定無誤后即可飛行。對礦區的采場、礦山建筑、中轉場地、排土場、尾礦庫都要進行圖新采集，根據飛行準備策劃的航線進行飛行，拍攝任務結束后獲取拍攝照片，并對照片進行初步分析篩選，刪去重復數據和無效數據，并記錄圖像的坐標和高度數據。

（3）數據處理。數據處理包括數據預處理和數據后處理。數據預處理包括對飛行質量進行檢查和對拍攝圖片進行矯正處理。數據后處理包括圖像三維制作、對圖片精度進行分析、對監測成果進行評價等。將篩選好的照片導入航空攝影測量工作站軟件，進行鏡頭畸形校正處理，軟件可以自動匹配相片之間的相同點，將Google Earth上選定的點導入航空攝影測量工作站進行絕對定向，整網平差，經DSM濾波或人工編輯得到礦區高精度數字高程模型(DEM)。并利用Smart3D三維建模處理軟件進行三維重建和場景漫游的可視化分析，仿真模擬礦區的三維信息，了解礦區山體的山脊、山谷和走向的信息，使工作人員能夠實時、直觀地對礦區進行信息監測，從而對礦山整體的開采情況、水土流失情況、生態環境情況、地質災害情況進行確定。

（4）數據對比。在Google Earth上下載已有的該礦區的高精度圖片，將無人機航測得到的三維數據與下載的初始數據進行疊加對比，能夠明顯觀測到礦山開采的變化程度，以及植被破壞的程度范圍。建立數據分析對比圖，掌握監測區域的實時動態對比圖，完成礦山快速監測工作將自己拍攝的照片上傳到Google Earth，建立三維模型，更新豐富存儲的數據。根據得出的礦山環境開采數據得出是否有非法開采等情況，從而對非法采礦等行為進行遏止，建立健全監管懲罰制度，一旦發現，嚴肅處理，保證礦山開采的權威性和制度性。另外對礦山環境污染進行分析，總結出礦山地質災害情況和安全隱患，觀察是水體污染還是土壤污染，對礦山環境進行恢復治理，治理工程的治理措施主要有修坡整地、支擋、排水、土壤改良及種植綠化等。通過治理修復保證生態環境的健康，實現生態資源可持續發展。

3 結語

綜上所述，無人機航測與Google Earth結合應用于礦山快速監測，能夠結合兩者的優點，得到高精準數據，有利于獲得的各項數據與原來的數據進行對比分析，從而直觀清晰地觀測出礦區進行信息監測，對礦山整體的開采情況、水土流失情況、生態環境情況、地質災害等情況，該方法時間短、效率高，能切實提高礦山監測效率和質量，加強礦區監管局的工作能力，確定礦山生態恢復策略，對我國資源有效運用和生態環境保護具有重要意義。