無人機調查技術在礦山生態環境恢復治理工作中的應用

魏繼壯，王 剛

（新疆地質礦產勘查開發局第九地質大隊，新疆 烏魯木齊 830000）

1 無人機的應用背景

無人機技術對于環境地質工作開展的推動作用是極為顯著的，大大的縮短了勘探的時間，極大提升了基礎信息和基礎數據的完整度以及精確度，能夠進一步實現環境地質相關工作以及相關產業的迅速發展[1]。

2 無人機在礦山地質環境治理恢復地形圖測繪中的應用

礦區地形圖是進行礦山地質環境治理恢復設計、工作量計算的基礎。

受礦產開采影響，治理恢復區測量難度大。無人機低空攝影測量技術可以滿足礦山地質環境治理恢復1：1000地形圖測繪的精度要求。

3 無人機在礦山恢復治理中的應用實例

3.1 項目概況

治理礦區位于烏魯木齊縣東南方向，直線距離16km，行政區劃隸屬烏魯木齊縣水西溝鎮。該礦區位于216國道以東，省道103以西，從103省道向南14公里可到達礦區內部，交通較為方便。

礦區地處天山北部山間盆地中，海拔1976m～2116m，四面環山，南北兩側山勢陡峻。區內總體地勢西南高、東北低，丘陵與谷地相互過渡，中東部發育東西向丘陵地貌，高差小于20m，總體地勢開闊。

圖1 礦區全景無人機航攝圖

3.2 無人機低空攝影及測量工作

在進行航線規劃時，考慮到治理區屬于高山地區，地形起伏較大，為保證后期數據處理能夠順利進行，航線規劃時旁向重疊度設置在65%，航向重疊度設置在85%。通過無人機航攝技術及數據的常規處理，通過點云數據恢復了礦區的三維模型，使得得出的現狀信息更加準確全面。

無人機低空攝影測量工作主要包括技術設計、影像獲取和外業控制測量、內業數據處理等內容[2]。

根據無人機數據可知工業廣場占地面積、儲煤場內煤堆體積、采礦用地面積、排土場占地面積等，數據精準無誤，誤差較小。

3.3 數據處理

此次治理區影像共計698張，這些影像由于拍攝時天氣差異造成了光線、色澤上的不一致，為了提高影像匹配的穩定性和后續正射影像色彩的一致性，采用Mask方法對所有影像進行統一勻光勻色處理[3]。

通過飛行控制系統記錄的POS數據，對影像進行初步排序定位，這樣進行影像同名點匹配時，不僅可以縮小影像匹配搜索范圍，而且還能夠提高匹配的精度。在完成同名點匹配后，根據共線條件方程進行自由網平差。自由網平差通過后，將地面控制點坐標信息加入，完成模型的絕對定向，然后對影像進行空中三角測量加密，生成整個測區的密集點云數據。

通過密集點云數據可以生成測區的正射影像和三維模型。將控制點加入到自由網中進行絕對定向后，得到的最后平面中誤差為0.476m，高程中誤差為0.731m，造成高程誤差的過大原因主要是由于地形起伏落差太大，而且山上和很多陡峭地區無法布設控制點，造成控制點布設不均勻，很多地方無法對其進行很好控制。

3.4 計算方量結果

治理區的治理方案首先是將工業廣場區拆除的建筑廢料、煤堆和排土場棄土清運回填至露天采掘區的采坑內，消除采坑的安全隱患和排土場滑坡隱患。對治理過的采坑和排土場場地進行平整，與原始地形坡度相協調，表面覆土，自然復綠。

結合無人機數據處理及土方計算軟件計算，排土場總回填量2287191.38m3，采坑總填方量2300035.19m3，借方回填量大于填方量，滿足采坑回填需求。

4 結語

無人機及其技術在地質工作中的應用效果較為凸顯，推動地質工作以及地質產業的發展，無人機及其技術在地質工作中的應用會隨著勘察以及數據獲取過程中所體現的不足之處，進行相應的改進完善發展，因此，存在互利互助的情況，是一個較為良性的循環體系。

無人機低空數字攝影測量可以同時獲取DLG、DEM、DOM數據，可以全面細致的掌握地質環境治理恢復區的地形、地貌、工程布局、周邊環境，能夠方便的進行規劃設計、土石方量計算、工程部署，極大地方便了礦山地質環境治理恢復設計工作，應用廣泛。