無人機三維實景建模技術在礦山地質信息提取中的應用研究

華 杉，王正濤，羅 衛

（湖北省地質局武漢水文地質工程地質大隊，湖北 武漢 430000）

隨著無人機建模技術的發展，無人機三維實景建模技術成果的應用領域大大拓展，例如，地形規劃、考古勘測、礦區地質監測、環境監測等方面。在礦產地質勘查工作中，傳統的航空攝影測量技術需要對大量拍攝數據進行篩選，其工作周期以及工作量較大。為解決礦山地質信息提取工作量大的問題，根據礦山地質信息提取任務的具體要求，本著以最短的時間，提取全面、高質量的礦山地質信息為原則，可利用計算機視覺技術獲得足夠數量和具有足夠重疊度的三維影像，實現三維礦山地質模型重建[2]，也就是以無人機三維實景建模為基礎，利用無人機三維實景建模技術提高礦山地質信息提取的精準度。本文就是對無人機三維實景建模技術的操作步驟進行研究，為該技術的應用提供一些現實的案例以作探討。

1 基于無人機三維實景建模技術的礦山地質信息提取方法

在礦產地質勘查工作中，對礦山地質信息進行無人機航測，將得到的照片數據及其坐標信息，在三維建模軟件中進行一系列處理，包括地質體的形態，如凹陷、趨勢起伏進行空間分析，建立三維模型，編輯模型，為礦山信息定量提取提供科學準確的地質依據和技術手段，無人機三維實景建模技術具體操作說明及流程如下。

圖1 無人機三維實景建模技術整體思路和技術路線

利用無人機三維實景建模技術，建立三維礦山地質模型，通過無人機實現360°的無死角轉換，在各個角度對礦山進行航拍[3]。這些圖像作為三維礦山地質3D可視化建模的基礎，精確保存礦山地質的綜合數據信息。在此基礎上，借助Secaterupe技術將無人機所拍攝到的礦山畫面拼接在一起，這樣就能形成一個具體的三維礦山地質模型。通過三維礦山地質模型，直接將礦山的立體圖像展示出來。在減少人力和物力方面的非必要投入的同時，確保礦山實景測繪工作的精度和效率。

在提取礦山地質信息中，首先要選取相應的測量點。通過設定礦山地質測量點參數，對礦山地質提取的清晰度、完整度以及失真權值進行計算。礦山地質信息提取的具體信息包括地表鉆孔數據、地層數據、坑探數據等，這些數據基本上是通過包含點位信息的坐標數據，這些數據可以用來作為三維實景建模的原始數據。

2 三維實景模型建立

本文以陽山金礦為例進行三維實景建模。前期主要收集研究區的地形圖、地質剖面圖、勘探線剖面圖、鉆孔柱狀圖等資料。礦區內地形圖數據主要應用在地表模型的建立上。通過對區內地質剖面及勘探線剖面采用無人機進行實測，可準確展示各個地質體的地理位置和空間分布特征，提取礦區內的地球化學異常、蝕變帶信息。同時，創建礦山地質資料基礎數據庫是礦山三維實景模型建立的基礎，數據庫中包括4種基礎數據：鉆孔測斜數據、鉆孔樣品分析數據、鉆孔巖性數據、鉆孔坐標數據，數據庫內信息可以隨時更新，使三維實景模型建立更加準確。

3 地質找礦的變量信息提取

此次研究選擇了陽山金礦帶安壩礦段進行找礦信息提取，并對該區域三維實景模型進行網格劃分。陽山金礦破碎帶為近東西走向，長度在2000m范圍內，傾角60°，故本次模型建立的預測區域寬約2km，長約3km。在工作中將不同地質單元所含單元塊數進行統計，作為礦山信息預測中的變量。地質找礦中變量信息的提取可以分離所建模型中的干擾信息，所以變量信息的提取需要以地質條件控礦作用定量化為導向，以礦床實際勘探資料為原始數據，通過地質體和地質場進行三維實景建模，提取礦山地質測量點的數據指標，建立地質找礦指標變量到礦化分布指標變量映射關系的礦化分布模型，利用礦山所處的空間位置與斷裂面的關系，提取出勘探線剖面鉆孔信息。本次預測統計了礦段10條勘探線剖面的鉆孔原生暈信息，找出了地球化學元素異常下限。根據三維實景建模圖可以看出礦體主要賦存在構造破碎帶內部，可為礦區內蝕變帶找礦提供一定依據。

4 結語

本文基于無人機測量的巨大優勢，以三維實景建模為基礎，依托陽山金礦地質勘探工作為實例，重點對地質找礦中變量信息提取方面進行研究。無人機三維實景建模得出的礦山地質信息可根據測量數據進行實時更新，提高效率，實現礦山信息資源共享，對于指導礦山地質勘探、投資及決策分析具有非常深遠的意義，能夠切實為實際礦山地質勘探工作帶來一定的幫助。