無人機航測技術在礦山測繪中的應用研究

王家福

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655000）

無人機航測技術作為一種先進的新型遙感技術，因具有成本低、操作簡便、靈活性強、精度較高等特點[1-3]，目前已廣泛應用于高速公路勘測[4]、風電場勘測[5]、電力工程測量[6]、礦山地形測量[7]等領域。而礦山地形測量關乎礦產礦藏探索及開發工作[8]，應用無人機航測技術可以極大壓縮礦山測繪的周期，并顯著提高測繪精度和效率[9]。基于此，本文重點介紹了無人機航測技術原理、特點及其在礦山測繪中的應用，并探討了無人機航測技術應用于礦山測繪的作用，以期為無人機航測技術在礦山測繪實踐中提供借鑒。

1 無人機航測技術概述

1.1 無人機航測技術原理

無人機航測技術集無人機技術與航攝設備于一體[7]，是定位系統、飛行器技術、通信技術等的有效綜合[9]。無人機搭載航攝設備從高空中對地形進行測量，并通過遠程遙控實現對數據的采集、傳輸，待獲得地形測量數據后，通過專業的測繪軟件進行分析，即可實現對地形的測量。無人機航測系統由飛行平臺、傳感器、測控系統、飛控系統高分辨率相機及數字攝影測量工作組成（圖1）。其中常見的無人機主要有固定翼、多旋翼及無人直升機三種，測繪工作中固定翼、多旋翼應用最為廣泛。航攝設備有CCD數碼相機、光學相機等，常用輔助設備有紅外線掃描儀、激光掃描儀等[7]。飛控系統中，主要是采用了自動駕駛儀。

圖1 無人機航空測量技術系統結構示意圖[10，11]

1.2 無人機航測技術工作步驟

無人機航測技術工作步驟詳見圖2，主要工作流程有：收集資料、踏勘、技術設計；像控點布設與測量；無人機航空攝影；像控點測量-無約束平差及網平差、數碼相機檢校-業內立體測圖；DEM、DOM制作；三維可視模型制作；成果數據編輯。

圖2 無人機航測技術工作步驟

1.3 無人機航測技術特點

技術優勢主要有：①安全高效。無人機航測技術相對傳統測繪技術應急性能較好，在遇到意外情況時，無人機只需要進行應急迫降即可，不會造成人員傷亡等重大損失。無人機航測準備工作比較簡單，在實際工作過程中，可以根據具體要求靈活調節，工作效率高效。②操作簡單，精度較高。隨著無人機技術的成熟，無人機的機型設計小巧，不僅操作簡單，而且便于攜帶。無人機在實際工作中，能夠到達傳統測繪技術工作無法覆蓋的地方，而無人機搭載航攝設備性能較高，因此無人機航測技術精度較高。③周期短，成本低。無人機航測工作所需的設備、人力較少，工作強度亦較小且，與傳統礦山測量相比，周期較短，成本較低。

技術劣勢主要有：無人機航測技術具有顯著優勢，但依然具有一些缺點，比如開展無人機航測工作時需要綜合考量測區范圍的高度、拍攝時影像重疊、天氣狀態、飛行姿態等是否符合要求，因為這些因素與無人機航測質量水平密切相關[11，12]。

2 無人機航測技術在礦山測繪中的應用

無人機航測技術應用于礦山測繪時，無人機一般為低空飛行，飛行高度控制在1000m以下，不需要申請空域，非常方便。曹明[13]在桐城某礦山測繪中運用了無人機航測技術，實現了對地形的精準測量。張寧寧等[14]基于無人機航測技術在礦山測繪中的實踐經驗，認為無人機航測技術在礦山小區域大比例尺地形圖測繪中具有極強的可行性。謝梅秀等[15]將無人機航測技術應用于某礦山大比例尺地形測量中，結果表明無人機航測技術在復雜地形條件下具有良好的應用效果。綜上所述，無人機航測技術在礦山測繪領域非常適用，且已具有成功應用經驗。

無人機航測技術在礦山測繪領域的關鍵環節見圖3。無人機航測技術在礦山測繪工作中的要點主要有優化航線及控制點設計、空中三角加密處理、輸出數據內業處理結果及成果圖件、成果精度分析。

圖3 無人機航測技術在礦山測繪工作中的關鍵環節作業流程圖

3 無人機航測技術在礦山測繪中的作用及意義

礦山測繪是礦山建設和生產的重要環節與基礎保障，傳統礦山測繪核心任務就是測量和制圖[16]，應用無人機航測技術手段后，礦山測繪成果可用于礦山環境治理、礦產資源利用、建設數字化礦山等方面。

（1）礦山測繪工作中應用無人機航測技術，可以快速獲得高分辨率數據，利用終端設備將數據輸出，并進行數據的系統收集、處理，將有助于加快數字礦山建設。

（2）無人機負載著靈敏的傳感器設備，可以對礦區內的真彩色以及多光譜數據進行系統采集與分析，及時發現當前礦山環境存在問題[17]，避免濫采濫用，進而有效促進礦山環境治理工作。

（3）無人機航測技術可以實現對礦山開采工作的實時監控與取證，從而為礦山監管提供技術支撐，不僅有助于控制資源的不合理開發，又有利于實現礦山資源的可持續發展。

4 結語

本文重點介紹了無人機航測技術原理、特點及其在礦山測繪中的應用，并探討了無人機航測技術應用于礦山測繪的作用，主要結論有：①無人機航測技術具有安全高效、操作簡單、精度較高、周期短、成本低等優勢，但開展無人機航測工作時仍需要綜合考量測區范圍的高度等因素。②無人機航測技術在礦山測繪領域非常適用，且已具有成功應用經驗。③在礦山測繪中應用無人機航測技術手段后，礦山測繪成果可用于礦山環境治理、礦產資源利用、建設數字化礦山等方面。