無人機測繪技術在露天礦山監管中的應用

在我國礦產資源不斷開發利用的背景下，礦山資源的合理監管至關重要，科學的露天礦山監管方法能夠保證資源的合理開采，減少破壞性開采資源現象的出現

。傳統的露天礦山監管方法由于礦產工程具有一定的多樣性與復雜性，對人員專業技術與業務方面的要求較高，監管的區域面積存在較大的限制，導致整個監測的周期性較長，且對于露天礦山變化的監測結果精度較低

。露天礦山在邊坡位置特別容易出現滑坡裂隙情況，導致工作人員在測量監管過程中存在較大的安全隱患，且監管測量的勞動強度較高，對監管的方式要求較嚴格

。無人機測繪技術在計算機技術與測繪技術快速發展的背景下，逐漸成熟，與遙感技術相結合，共同實現對露天礦山的監管測量工作

。無人機測繪技術通過專業的技術手段，對礦山采場區域高程點進行數據采集，并進行適當處理，監測礦山邊坡角度

。通過一定的算法計算礦山的合理開采量，根據計算結果監測露天礦山的礦產資源儲量變化，判斷露天礦山整體資源是否處于穩定發展狀態

。無人機測繪技術具有覆蓋面積大的特點，采集結果能夠進行自動化設置，得到較精確的遙感數據，且在監測的時效性與周期性方面存在較大的優勢

。通常情況下，無人機測繪技術包括比例尺較大的航空測量、傾斜攝影等，基于專業的測繪軟件，直觀地反映露天礦山的各項屬性信息，提高測繪的視覺效果

。

水功能區 水功能區是指為滿足水資源開發利用和節約保護的需求，根據水資源自然條件和開發利用現狀，按照流域綜合規劃、水資源保護規劃和經濟社會發展要求，在相應水域按其主導功能劃定范圍并執行相應水環境質量標準的水域。

綜上所述，本文提出了基于無人機測繪技術的露天礦山監管方法設計，全方位展示我國露天礦山開發的現狀，對我國礦山資源的研究提供一定的幫助。

1 露天礦山監管方法設計

本文設計的露天礦山監管方法，結合了無人機測繪技術的可視化特性，高精度地描述露天礦山的礦產資源發展現狀。無人機測繪技術的實施結構，如圖1所示。

如圖1所示，為本文采用的無人機測繪技術實施結構，通過控制測量的參數設置，選擇合適的無人機測繪方式；結合空中三角加密技術，建立露天礦山三維模型，將無人機測繪結果進行分類處理。

在礦山的選址時，需要在不同的礦產資源地進行科學的分析，實現對磨礦分級作業的有效控制，減少礦山企業的生產成本，增加使用的工藝質量。在我國的礦山磨礦分級控制系統中，廣泛使用PLC控制技術，可以管理功率變送器，從而實現模框分級作業的自動化管理。

1.1 設置無人機測繪設備的相關參數

基于無人機測繪技術的露天礦山監管方法設計，首先要設置無人機測繪設備的相關參數。一套完備的無人機測繪方案需要云臺、相機以及各種設備的配合，設備的相關參數都具有一定的獨立性與適配性，在選擇參數時，應當綜合考慮無人機的載荷、載重等問題

。根據監管的露天礦山的地質特征，選擇與之匹配的無人機與設備，現階段，無人機的制作材料大多數為工程塑料，整體的質量較輕，性能更好

。本文設計的露天礦山監管方法，選用四旋翼航空飛行器，能夠承受的最大載荷為1.54kg，內部安裝衛星定位模塊。無人機測繪技術的相關參數設置，如表1所示。

根據無人機具體的監管任務進行具體設置，在使用航空攝影技術時，無人機的相對航高=攝影設備的焦距/航空攝影具體應用的比例尺。采用無人機攝影測繪技術時，依據礦山地面采樣的間隔計算無人機的相對航高，計算公式如下：

如表2所示，無人機相機采用內置單鏡頭，等效焦距范圍在20mm～40mm之間，根據相關的平差解算方法，獲取相機校驗的各項參數值。

（4）研究1組與研究2組應用中西藥交替外敷，其中喜遼妥軟膏能防止淺表血栓形成，促進其吸收，阻止局部炎癥發展和加速血腫吸收。濕潤燒傷膏具有清熱解毒、止痛、生肌的作用，二者交替使用達到了優勢互補的目的，提高了藥效，擴大了藥物的適用范圍，達到了既預防又治療的雙重效果。

通過治療靶點數據庫（TTD，https://db.idrblab. org/ttd/）、Drugbank（https://www.drugbank.ca/）、DisGeNET（http://www.disgenet.org/web/DisGeNET/ menu/home）對AD相關的基因進行篩選，將鉤藤散預測的相關靶點網絡映射到AD相關靶點網絡中，2個網絡中重疊的基因即被認為是鉤藤散中藥成分治療AD的作用靶點。

1.2 設計監管航線

對影像的重疊度進行調整，保證露天礦山中各項信息均分分布在影像中；改變旋轉角度，采用格式目錄分類的存儲方式，調整攝影影像在不同位置的畸變差。調節影像的亮度與對比度，保證影像中各項數據的統一性。最后，將分類處理后的露天礦山影像提交，基于一定的生成方式生成數字產品。

如表1所示，作為露天礦山監管方法中無人機測繪技術參數，無人機在來回接收礦山數據中，根據礦山的地質特征自動調整接收數據的方式。控制無人機測量位置的GPS裝置，能夠根據礦山的經緯度屬性自動調節匹配的測繪模式，采集并存儲露天礦山的數據影像。采用多視角拍攝的無人機攝影設備，搭配非量測數碼相機，控制像素保持在4000萬以上。為了獲取到高精度的露天礦山地面坐標，首先要采集礦山的方位元素，布置不同平面的控制點，將像素點坐標結合到共線方程中，獲取無人機相機的校驗參數，如表2所示。

這就是沂蒙兒女。他們雖然沒有部隊編號，沒有軍功章，手中的“武器”只是擔架、獨輪車、紡車、鏊子……但他們卻為新中國的成立做出了不可磨滅的貢獻。

在地面準備工作處理完善后，通過無人機對露天礦山進行拍攝，綜合考慮天氣因素，選擇風力較小的天氣，降低對無人機的損害。將無人機放置在起飛場地，安裝航攝儀，對無人機發送指令，保證無人機按照設計好的監管航線運行，并將采集到的飛行數據實時反饋給地面的工作人員。

1.3 布設露天礦山像控點

基于上述無人機的監管航線設計完畢后，布設露天礦山的監管像控點。增加監管定位模塊數量，保證POS數據在無人機飛行時具有準確度較高的位置數據。構建像控點布設模型，在模型中對像控點進行轉化操作，基于1：1000的布設比例，調整像控點的數量，采用RTK方法獲取部分像控點的坐標，與基站之間建立連接，保證像控點均勻分布在露天礦區內。

結合工程實際情況，本次大壩除險加固設計擬采用砂巖壓重上游壩坡的方式，提高上游壩坡的穩定性。上游壩坡加固設計方案為：壓重體頂寬5m，迎水面坡比1∶2，高度3m，如圖1。

對圖像的畸變現象進行校正與降噪處理，匹配圖像的特征點，優化圖像的建模質量。像控點布設得是否精確，直接影響了露天礦山圖像的精確程度，為了使像控點的判別更加清晰，設置航向的范圍在5片左右，避開影像的邊界，找出影像相鄰的地物點。

其中，GSD表示礦山地面采樣間隔；f表示無人機鏡頭焦距；a表示設備的像元尺寸。根據無人機數字攝影的相關標準要求，調整影像的重疊度，將待監管區域劃分為大小不同的區域，根據不同的子區域設計矩陣監管測量方案。

在無人機測繪技術測量像控點時，利用支撐桿固定坐標，確認像控點坐標的參數以及子午線。確定像控點的平面坐標位置與投影中心，計算像控點布設模型的內參數，減少光學鏡頭的畸變差。

1.4 分類處理影像

無人機在露天礦山空中飛行時，由于礦山不同的環境與氣候狀態，會出現部分偏航的情況，降低監管的影像質量，因此，在無人機飛行結束后，首先要對采集到的監管影像進行分類處理，結合POS數據的檢測作用，對影像數據進行檢測與判斷，判斷影像數據與影像質量是否達到無人機測繪的標準要求。

為了保證獲取到的露天礦山數據影像的精確性，減少由于航線設計不合理導致的飛行次數增加，因此，在無人機測繪工作開始前，對具體的露天礦山監管航線進行布設，綜合考慮礦山地面的分辨率、影像分辨率等條件參數。保證監管區域的礦山為規則形狀，無人機的飛行方向設置為井字形，保持飛行的高度不變，控制航向的重疊概率大于72.35%。

2 實驗測試

2.1 實驗準備

為了驗證本文提出的基于無人機測繪技術的露天礦山監管方法的有效性，進行了如下實驗測試。本次實驗選取吳忠市某露天礦區，礦區的整體高程介于1670m～1750m之間，主要以石膏為礦產資源。采用佳能MOL 3D相機的低空無人機，在礦區內布設102個測量控制點，設置露天礦山的影像空間分辨率高于0.35m。

首先，對露天礦山進行格網劃分，選取具體的監管測量位置，將相機固定在水平位置，打開DP軟件標定模塊，加載露天礦山的拍攝影像。根據無人機相機的主點與焦距參數，對影像的主點參數進行測量處理，得到無人機相機的校驗參數，如表3所示。

經檢測252件柑橘樣品中可溶性固形物平均值12.774%，全部超過優等果標準；總酸量平均值0.733%，91.27%的樣品屬優等果；固酸比平均值18.535，達到優等果標準的樣品占98.02%。總糖平均值7.428%，維生素C平均值2.729 mg/100g。

如表3所示，作為本次實驗的無人機相機校驗參數設置，由于無人機的拍攝角度不同，部分校驗精度存在較小的誤差。

對無人機相機獲取到的圖像進行增強處理，增強圖像的邊緣色彩，更加清晰地突出露天礦山的資源信息，提高監管解譯的效率。按照光譜的形狀，調整尺度比例參數，控制影像與實際地物之間的吻合程度。

2.2 結果分析

設置本文提出的基于無人機測繪技術的露天礦山監管方法為實驗組，傳統的激光掃描監管方法為對照組，對比兩種監管方法的自動提取測量點精度誤差，如表4所示。

如表4所示，本文提出的基于無人機測繪技術的露天礦山監管方法無論在X1方向還是Y1方向，自動提取測量點的精度誤差均小于傳統的激光監管方法，表明本文提出的監管方法的測量結果精確度更好。

3 結語

綜上所述，由于傳統的露天礦山監管方法在礦山地質環境較復雜的情況下，監管結果的誤差較高，無法對露天礦山的礦產資源進行有效的監管，因此，本文在傳統的監管方法上加以改進，引用了無人機測繪技術，減少了人力物力浪費的同時，提高了礦山的監管效率與監管精度。

實驗證明，本文提出的露天礦山監管方法的自動提取測量點精度誤差小于傳統的監管方法，影像監管的總體精度更加具有優勢。

[1]李亞東．無人機三維傾斜攝影技術在礦山監測中的應用[J]．世界有色金屬,2021(01)：172-173．

[2]聞彩煥,王文棟．基于無人機傾斜攝影測量技術的露天礦生態修復研究[J]．煤炭科學技術,2020,48(10)：212-217．

[3]李森,張斌．無人機航測在露天礦山測繪中的應用[J]．石化技術,2020,27(09)：117-118．

[4]侯宗升．探究無人機航測在露天礦山測繪中的應用[J]．世界有色金屬,2019(19)：31+33．

[5]謝洪斌,楊雪,張亞,戚偉迅等．無人機傾斜攝影在露天礦山監管中的應用[J]．露天采礦技術,2019,34(04)：50-54．

[6]張兵兵,張中雷,廖學燕,孫鈺杰等．輕小型無人機航測技術在露天礦山中的應用現狀與展望[J]．中國礦業,2019,28(06)：94-98．

[7]杜甘霖,葉茂,劉玉珠,何淮林等．露天礦山監管中的無人機測繪技術應用研究[J]．中國礦業,2019,28(04)：111-114．

[8]王膽,尚國安,楊秀周,鄒志剛．旋翼無人機航測技術在露天礦山開采中的應用[J]．世界有色金屬,2018(24)：47-48．

[9]趙紅澤,王金瑞,周立林,金亞星等．無人機在露天礦山地形建模中的應用研究[J]．露天采礦技術,2018,33(04)：83-87．

[10]韋小儒．無人機傾斜攝影測量在露天礦山監測中的應用研究[J]．世界有色金屬,2018(07)：21-22．