露天矿山测绘中无人机航测的应用

露天矿山测绘中无人机航测的应用

胡达拜尔迪 ·约麦尔阿吉

新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队，新疆乌鲁木齐市， 830001

摘要：无人机作为一种新型的航测手段，具有隐蔽性好；机动性强；造价低廉；操作灵活；监控区域受限制小；效率高；影像获取快捷方便；满足大比例尺成图要求；影像获取周期短等特点。应用无人机航测开展露天矿山的测绘工作，能够取得更佳的测绘效率与质量。

关键词：矿山测绘；无人机航测；应用

1无人机航测系统构成

无人机航测系统主要包含：无人机起飞平台、飞行控制系统、数码相机、地面站、无线通信、地面数据处理系等。飞行平台采用了无人机设备，控制系统采用专业的微型无人机控制系统，摄像系统搭载高像素、高分辨率数码单反相机，在无人机飞行过程中，飞行控制系统控制相机快门实现定点曝光，采用固定光圈确保物镜畸变参数更加统一。

2露天矿山测绘中无人机航测的应用

2.1项目任务概况

首先，采集数字线划图。数字线划图的比例一般是1：2000和1：5000；其次，数字影像图的采集中要确定为正射影像；再次，以工作矿区为对象进行地形地质图的绘制；最后，验证无人机航摄系统采集数据的精度。实践操作中，需要提前进行部分地面控制点的确立，细化调整无人机搭载数码相机的精度，确保与数据采集精度要求相符合，完成这一工作后即可利用无人机开始摄影。值得一提的是，在实际产品生产测绘中应用相机的标定结果，能够更准确的评估无人机摄影精度水平。

2.2搜集数据资料

正式实施开采工作前，还应当搜集开采需求的露天矿山的结构及周边环境等数据资料。无人机航测技术属于信息时代的新兴技术，在数据资料搜集方面呈现出了巨大优势。如在测绘矿山地貌时，依托无人机航测技术能够取得准确而又详细的数据资料，建立在这些数据资料的基础上开采矿山时，能够大幅度提升作业质量及效率。

2.3航线设计

在矿山测绘分辨率选择中，要结合不同比例尺成图标准以及矿山地形条件、基高比、测图等高距等信息，在确保成像精度满足设计标准基础上，尽可能减少成像周期。相比传统的人机测绘来说，无人机航测设备体积更小，因此电池规格也会缩小，影响了单次航测面积、传感器像幅，如果是采用电驱无人机，因为续航问题可能无法一次性测绘完成，这就要进行分区航测，对露天矿山测绘区域进行划分。在区域划分中，要保证航测布设与飞行路线保持一致，以航测航高为基准，要求分区地形高差在航高1/6以内，保持航线足够平直的基础上，最大程度上区分跨度，并覆盖整个矿山测绘区。

2.4确定飞行方式

无人机航测中，三角测量法属于一种核心技术，其具体应用需要建立在数码影像偏小、待测绘区域内地面控制点不多的前提下，通过处理和计算矿山影像对应的加密点坐标和外方位元素，确保最终能够取得最佳效果的测量结果。工作人员在分析测绘成果精度时，需要密切结合航测中出现的定向点中误差与最大误差，通过计算获取评查结果，并以此为根据计算无人机应用中的飞行高度。在选择无人机的飞行方式时，为了将矿山测绘特点及需求满足，一般都采取低空飞行，此类飞行方式相对于其他飞行方式而言，包含下述两方面的优势：一方面，低空飞行即便是面对恶劣、复杂的矿山地形环境，也能为无人机航测提供有效性保障，且最终能够获取精准、科学的测绘数据结果；另一方面，低空飞行能够实时监控矿山开采工作，能向监管部门实时反馈拍摄的现场开采情况，可以有效保护资源，且能将盲目开采或其他问题规避。

2.5像控点布设

为了满足无人机航测精度，要严格控制像控点，可以采用直径为60cm的圆形像控点，并用白石灰粉标记像控点。航线间隔控制在1km以内，每隔一个航线布置平高点。如果无特殊情况下，要在航向、旁向6片重叠范围设置像控点，保证像控点共用性。分区重叠部位也要布设像控点，提升像控点利用率。借助RTK设备对每个像控点布置精度进行检测，通过2次测量取均值后作为标准点，确保整体精度。

2.6航测

由于露天矿山区域风力较大，并且风力会影响最终测绘成像，因此要保持风力不超过4级情况下开展航测工作。在无人机飞行中地面监测站实时观测无人机飞行仰俯角、航向角、横滚角等参数，如果无人机长时间无法校正飞行参数，要立刻召回重新飞行。无人机航测中会生成原始图、图片参数、航线、相片结合图、CNSS数据，这些都会影响最终的测绘质量。要求最终航测结果成像清晰、反差适中、色调柔和、层次分明，在图像放大之后可用肉眼看到矿山地物形象和矿产分布，更好的满足模型标准。

2.7处理矿山测绘图像

要想为矿山测绘提供更高精准度保障，有必要处理矿山地质图像，提高摄影测量的质量，这也就要求加固无人机，以免无人机拍摄头在拍摄过程中出现位移或松动的情况。而为了将预期的矿山测绘效果达成，在后期处理拍摄的图像时，需要联合其他多项图像处理技术，将图像中干扰项逐一去除。矿山测绘图像处理综合信息如表1所示。

表1  露天矿山测绘图像处理信息综合表

根据上表1结果得知，矿山地质勘查中，利用无人机航测技术捕捉航拍图像，能够高精度处理拍摄到的图像，且此类图像是测绘矿山的关键基础。无人机航测技术的应用，能促进矿山地质勘查精度、速度回转的大幅度提升，在相关软件工具的应用下开展矿山测绘填图，能将矿山整个工作区测绘成果获取。

3结束语

综上所述，为了能够保证露天矿山测绘质量，加强无人机航测技术的研究有着重要意义。基于无人机航测技术的露天矿山测绘中，能将矿山测绘需求更全面地满足，可将综合化、规范化及智能化航测技术供于专业技术及管理人员使用，同时能为政府及社会搭建与地质工作间的沟通桥梁，将科学合理的地质科学依据供于政府决策、重大工程建设、矿山建设布局、矿山地质资源利用开发、灾害防治及生态环境保护，有利于矿山发展管理水平的大幅度提升，进而为矿山发展提供协调性、经济性保障。

参考文献

[1]矿山地质测绘中利用无人机高清摄影测量的精度研究[J].刘德亮.世界有色金属.2020(21)

[2]无人机航测在矿山测绘中的应用[J].王毓.世界有色金属.2020(05)