无人机航拍测量技术在矿山地质中的应用卢君实

无人机航拍测量技术在矿山地质中的应用卢君实

卢君实

辽宁省东煤地质物探测量队有限责任公司

摘要：经济在快速的发展，社会在不断地进步，人们对于矿物资源的要求越来越高，金属矿山资源作为一不可再生资源在人们的生活中起着关键性的作用。现代对矿山的开发引入无人机航拍技术，为探究航测技在矿山地质事业当中的应用，从矿山的测绘、勘查、开采等步骤中分别对其应用进行研究分析，提升开采的效率和准确性。

关键词：无人机；矿山地质；航拍测量技术

引言

与传统地图测绘方式相比，无人机倾斜摄影能够解决其作业效率低、出图时间长、成本较高的缺点。传统的测图方式中，需要外业工作人员去野外实地作业，获取高程点，缺乏安全保障，并且传统的航空摄影测量进行矿山测量的过程中，又存在着成本高，对野外环境尤其是天气条件较为苛刻的要求，作业周期较长，因此传统摄影测量也在矿山测量等测绘应用中受了较多限制。

1无人机航空摄影测量技术的工作原理

在无人机航空摄影技术方面，其主要具备了高空作业、摄影成像、遥控、微波传输及计算机影像处理等功能，在其工作的过程中，以高空为作业平台，通过机载的形式来实现设备的远程遥控，其中，主要以高分辨率的CCD数码相机、轻型的光学相机，红外线扫描仪、激光扫描仪和磁测仪等设备进行辅助，以获取高分辨率、真彩色的数字影像，在通过专业的数字测图、绘图等软件进行相应的数据处理，再配合以高精度要求的绘图制作工艺，以及各种比例尺的要求下得以完善和修饰。其中，常采用的比例尺有：1:1000，1:2000和1:5000。

2无人机航拍测量技术在矿山地质中的应用

2.1航测技术在矿山勘查中的应用

矿山的开发除了横向和纵向的平面信息还需要深度这个空间信息，具备了平面地图后需要进行实地勘查，在矿山当中会存在一些矿洞，在不了解其中情况的条件下进入是十分危险的，所以无人机的航测技术在矿山的勘查过程中就起到了关键性的作用。由于无人机轻便灵活，可以深入到每一个小洞当中由充分的节省了人力，通过无人机的监控画面可以充分的了解洞内的情况，是否存在有色金属矿体，是否有不明生物的存在，地表是否存在塌陷的情况通过清晰的画面可以给工作人员最直观的答案，相比于传统的开采方法，相关工作人员进行了安全性和准确性的对比实验，选择同一处矿山位置将同一批工作人员平均分为两组分别进行勘查，在实验过程中要保证工作人员的人身安全，实验组事先使用无人机进行初步探查后再进入实地勘查，并在勘查过程中让无人机全程跟踪，对照组则没有无人机的参与。

2.2无人机航空对矿山治理的拍摄

无人机航空拍摄主要由无人机搭载无人摄像系统完成，可以获取矿山地质环境条件的准确数据信息，通过选用航拍摄影图像，对项目规划涉及的地形图进行对比核对。作为矿山治理拍摄采集数据的主要设备，航空遥感传感器分别包括航空摄影机、扫描仪、相机、探测雷达等仪器，有小巧和轻便等特殊优势，尤其是随着科学技术的发展，航空摄相机的分辨率越来越高，将它安装在无人机中，可以收集高分辨率影像资料，完成数字收集及处理。进行无人机航测和航拍，首先要获取矿山地区的原始数据，然后进行像控点测量与基础控制测量。为了对经过区域进行测量网平差解算，确定加密点的空间位置和影响方位数据，可以进行空三加密，自动获取像点坐标，同时，通过空三加密数据可以进行矿山地质地貌的三维立体模型的制作，内业工作者可以通过立体模型获取的地理图信息，并结合外业调汇的数据进行数字线划图，如数字正摄影像图以及数字高程模拟等。

2.3数据采集所用无人机及搭载相机相关参数

本文中所用实验数据，使用大疆M600PRO六旋翼无人机搭载红鹏AP5600微型倾斜相机进行采集。大疆M600PRO是全球飞行影像系统的开拓者和领导者深圳市大疆创新科技有限公司于2016年11月上市的一款六轴飞行器，飞行器载重为6kg，最大飞行海拔高度为2500m，在无风环境下作业，其最大水平飞行速度可达65km/h，最大俯仰角度为25°，最大上升速度与最大下降速度分别为5m/s和3m/s。大疆M600Pro全面支持大疆机载软件开发套件和移动端软件开发套件，为不同行业应用需求提供丰富接口。预留双路电源扩展接口，4个CAN口和1个API数据接口，可连接高精度D-RTKGNSS或第三方外置设备，定制化满足专业需求。微型倾斜相机AP5600集成了一个垂直和四个倾斜相机，适用于小范围高分辨率的倾斜摄影测量任务，相机尺寸为230mm×260mm×260mm，重量仅2.5kg，搭载的五个传感器尺寸为23.2mm×15.4mm。焦距为20mm，侧视镜头倾斜角为45°，单镜头像素为2010万，测得像元物理尺寸为4.25μm。其采集的影像分辨率最高可达2cm，可满足1:500航摄规范要求，采集的影像也可通过建模软件自动生产高分辨率、高精度的真三维模型。

2.4航测技术在矿山开采中的应用

依照航测后绘制好的测绘图在多次勘查后进行开采工作。在工作过程中需要无人机同时进行工作，包括：控制点标记、控制点坐标文件、控制点高程坐标。通过位置坐标设立勘查指标。导出航测工作中的影像资料，并根据测绘资料在开采中导入参数设定，再通过勘查中确定的开采深度结合开采位置即可确定开采的具体位置并进行深度挖掘。无人机的航测技术在开采过程中主要起到监测的作用，确保工作开展过程中的安全。开采人员需分为两部分，一部分负责实地开采，另一部分负责无人机的操控和监测，并进行实时汇报更新，当通过无人机发现不明物体时要及时通知现场人员，也可对现场人员进行监控保护，提高开采工作的安全系数。当一个位置开采完成后，可通过控制无人机为现场的人员带路进入下一处采集位置，总而言之操作无人机的人员即是整个工程的总控制中心。

3无人机航空摄影测量技术的使用优势

作为现代化的新型测量技术，无人机航空摄影测量技术得到了较大的应用前景。客观的对其进行使用优势总结为：①劳动强度低。在矿山工程的传统测量过程中，需要将测量设备全部转移至测量现场，如全站仪，大大地增加了测量人员的工作负担，加大了工作强度，同时亦浪费了测量人员的人力和精力。②测量效率高。利用现代化的无人机航空摄影测量技术，极大程度的减少了不必要的工程消耗，减少了人力资源的使用，大大的提高了测量工作的整体效率。③成本低。在使用无人机航空摄影测量技术的过程中，其减少了大型设备、人力资源等的消耗，降低了人力成本、物资成本。④机动灵活。无人机是一种小型设备，便于工程测量中的携带，在测量时不易受到客观环境因素的影响，其设备自身亦具备机动灵活的客观属性。⑤精度高。无人机航空摄影测量技术是以计算机技术、遥感技术、扫描技术及定位技术等多方面技术的有机统一体，在实际的测量中具有高分辨率、高精准定位、高摄影摄像等多种功能，在计算机技术的协同处理中，基本实现了矿山地质、地形、地貌等的真实投影。⑥安全性能高。该技术无需真人对其进行驾驶操作，只需远程进行遥控，或按规划路线航行。

结语

有色金属矿山开发在航测技术的帮助下正常有序的进行，航测技术不仅推动了矿山工程开发的安全、高效开展，也促进了新型测绘技术的不断改进和发展，具有极大的发展潜力值得推广使用。

参考文献

[1]毛崔磊,田毅,陈建平,等.基于无人机技术的废弃矿山地形精准测量方法[J].江苏农业科学,2017,45(16):198-201.

[2]贾曙光,金爱兵,赵怡晴.无人机摄影测量在高陡边坡地质调查中的应用[J].岩土力学,2018，19(3):15-18.