无人机在露天矿山监测中的应用

无人机在露天矿山监测中的应用

吕飞飞

内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司 内蒙古 锡林浩特 026000

摘要：无人机航摄是近年来迅速发展的空间数据获取手段，具有较高的机动灵活性，受地形限制小，能够避免因地形复杂无法完成测量而产生盲区，大大降低了外业工作的劳动量和难度。相比难度大、周期长的传统矿山测量方式，无人机遥感技术可快速对地质环境信息和过时的 GIS 数据库进行更新、修正和升级。无人机所体现的低成本、高效率，且所获取的数据具有很强的现势性等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面有明显优势，对数字矿山建设和矿山灾害应急等工作均具有重要的意义。

关键词：无人机 ；三维倾斜摄影技术 ；应用

一、无人机倾斜摄影概述

无人机是指具有自动驾驶能力的飞行器，一般是通过无线遥感设备进行控制，对规定区域进行信息采集并传回，由地面接收设备进行信息接收，通过对信息的分析、确认、筛选，最终达到收集所测区域的空间的、全方位的信息。倾斜摄影技术是通过一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像的，从而获得更加丰富、清晰的资料。该技术是国际测绘领域发展的一项新技术，其打破了传统的拍摄局限，由一飞行平台和多台传感器完成了影像采集的工作。倾斜摄影技术不仅可以真实地反映所测区域的地物、地貌，保障所测事物信息的精确度，而且能够在定位、建模等技术基础上构建三维城市模型，将给人们带来更加清晰、直观的影像。无人机倾斜摄影测量技术能够记录摄影瞬间所测区域地表任意角度的影像信息和三维坐标信息，具有高精度、高分辨率、高效的特点，能够反映所测区域的地形地物和周边环境的实际情况，在测量工作中具有不可替代的优势。

二、无人机三维摄影技术的基本内容

无人机通常指的是无人驾驶的、具有自动驾驶能力的飞机或其他飞行器，其利用无线遥感设备进行控制，逐步实现对相关区域的观测和信息采集，并将采集的信息及时传回地面接收设备，再结合一定的数据处理进行信息的确认和筛选，进而实现全方位的、空间上的地质地形等的信息采集。因此，无人机具备了灵活、轻便、经济效益高、造价成本低、可利用条件好等多种优势，实现了监控方面的高效利用。

在无人机的系统组成方面，通常包括了 ：①飞行平台，主要负责飞行及相关数据信息的观测、采集和监控 ；②控制系统，通常以遥感技术为基础，结合飞行控制技术和设备管理技术，在自驾、定位等的配合下，实现无人机的整体控制 ；③摄影传感系统，主要是一种摄影传感器，在无人机的飞行过程中，通过对快门进行定点曝光控制，对焦固定和相机锁定等技术来实现三维的地面信息摄影 ；④地面接收系统，主要用于接收飞行器采集到的信息，并对其进行数据处理、分类、归纳，进而得出所观测区域的具体信息，保障整个过程的信息准确、真实、可靠。斜摄影技术是在高新技术的基础上逐步发展而来的新型摄影测量技术，其在垂直角度、四个倾斜角度等方位都能实现同步的信息采集，尤其是在建筑物的观测过程中，极大程度的增加了观测数据的真实性、客观性、可靠性。

三、无人机倾斜摄影测绘技术在露天矿山开采中的相关实施步骤

相对于以往的测绘技术来看，无人机倾斜摄影测绘技术的专业性更大，数据的处理速度较快，并且，其的摄影角度与范围也比较广，所以，在进行对矿山开采时必要的测量可以方便从多个角度来对地形地貌获取到真实的数据情况，还需要有着根据相关的步骤 ：（1）在测绘开始前的调研阶段。在使用无人机勘测描绘矿山面貌前，需要有关的工作人员先行去针对所要开工的矿山范围进行一次初步的了解，并且，在通过用无人机的试拍来对其进行拍摄时分辨率的调整，争取令无人机在进行工作时可以拍摄到最近效果。除此之外，为发生对矿山数据了解不全面而导致后期无法正常开采的情况发生，一般情况下会对无人机拍摄的范围较实际范围更广一些。（2）规划好航拍的路线。经过上面获取的拍摄范围制定出一份完整的地形数据信息。并且将其导入到控制无人机运行的软件中，然后根据此类范围，增添拍摄时的分辨率以及航拍角度等相关的信息参数，最后通过精准的计算制定出相应完整的无人机航拍路线。（3）进行外业航拍与数据的整理分析。当无人机倾斜摄影技术开始对矿山进行测绘时，具有专业化的工作人员应该在无人机上装载位于倾斜以及垂直角度的传感器，在无人机拍摄的过程中要及时将所接收到的数据信息进行整理以及归纳。无人机倾斜摄影测绘技术不但可以真实的了解到当地的地貌情况，而且还可以经过先进的 GPS 定位技术。

四、无人机三维倾斜摄影技术在矿山监测中的应用

1、工作流程。无人机倾斜摄影技术可以完成矿山地形的多角度拍摄，将地形的真实情况记录下来，并能够完整、清晰地显示信息。该技术通过大规模的高空拍摄，收集到矿山地质及纹理的数据信息，并以三维立体模型的方式展现出来。主要的工作包括以下方面 ：①前期的考察调研工作。为了保障测量数据的有效性，在进行无人机航拍前应进行一定的准备工作，即矿山的前期考察调研工作。通过该工作对矿山的具体情况进行了解，主要内容包括 ：确定矿山拍摄范围、确定并调整摄影影像的分辨率等。②确定拍摄航线。完成前期的调研工作后，应及时整理和研究获得的数据信息。通过一系列的整合工作，将所有信息进行数字化，结合无人机的控制软件，做好影像分辨率的调整，同时加入航拍高度画面的各种参数，从而规划和确定航拍的路线。③内外业的航拍与处理阶段。在航拍前，要做好飞行平台的搭建和各个传感器的调整工作，使得两者能够统一、有效地进行工作。在无人机倾斜技术拍摄的过程中，要做好矿山各种相关数据信息的记录工作，并统一的进行整理、分析。在完成矿山的无人机倾斜摄影工作后，应由专业人员借助一些系统软件，分析和处理所拍摄的信息，最终建立一个三维立体的模型图像。就无人机倾斜摄影技术而言，其不仅可以实现拍摄地现场信息的实时传送，还能对矿山的地理位置、有关数据进行准确的展示，从而保障矿山地形测绘信息的完整性、可靠性。④分析和评价测量结果。检查点的结果是否精准，影响着矿山地形测量结果的评定。因此，要严格检测矿山地形的检查点，检测项目的合格程度和完成程度。尤其是矿山地形拍摄画面是否存在明显的拼接痕迹方面进行详细检查，在一定程度上确保摄影资料的准确性。

2、矿山开采区域实时监测。一般情况下，无人机三维倾斜摄影技术是在露天情况下实施监测矿山的开采情况。在实际的监测过程中，无人机三维倾斜摄影技术能够呈现高分辨率的图像和数据信息，真实反映矿山的开采情况。在获取的图像中，能够体现出矿山开采区域的地形地貌，通过该技术生成的三维立体模型能够还原矿山的情况，反映出开采进度及步骤，在一定程度上降低了矿山测量工作人员的工作任务和监测管理人员的工作量。提高了相关工作人员的工作效率，保障了矿山的安全和经济效益，有利于矿山开采工作的顺利进行。

无人机三维倾斜摄影技术作为现代化的测绘技术，其不仅涵盖了信息化、数字化的技术能力，还在极大程度上提升了经济适用性、测绘高效性、数据真实性、测量有效性等方面的能力，将大大提升该技术的应用市场，将继续推动该技术的发展。

参考文献：

［1］杨青山，魏显龙． 无人机摄影测量技术在新疆矿山储量动态监测中的应用［J］． 测绘通报，2019( 5) : 91～ 94．

［2］张太鹏，宋会传． 无人机技术在现代矿山测量中的应用探讨［J］． 矿山测量，2018( 3) : 44 ～ 46．

［3］陈玲，潘伯鸣，曹黎云．低空无人机航摄系统在四川地形测绘中的应用［J］． 城市勘测，2019( 5) : 75 ～ 77．