无人机航摄系统及其在矿山执法中的应用

张登波　钱玉国

（江西省测绘应急保障服务中心　江西南昌　330209）

无人机航摄系统及其在矿山执法中的应用

张登波钱玉国

（江西省测绘应急保障服务中心江西南昌330209）

摘要：无人机航摄具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、机动灵活等优点，是卫星遥感获取地面数据的重要补充手段，应用领域越来越广泛。介绍利用国家地理信息应急监测车配备的无人机航摄系统、影像数据处理技术及在矿山执法中的应用。

关键词：应急监测车；无人机；航摄系统；矿山执法

无人机 （UAV）航摄是航空遥感的一种重要方式，并且日益成为一项空间数据获取的重要手段，其具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人飞机航摄进行地面数据获取的有力补充。近年来，无人机航摄系统已在国家重大测绘工程、国土资源监测与执法以及测绘应急保障服务等方面发挥重大作用，并且其服务领域正在不断拓宽。

利用无人机遥感技术，可以在矿山开发状况、矿山环境、非法开采等多目标遥感调查与监测方面发挥重要作用。江西是矿产资源十分丰富的大省，矿山盗采现象时有发生的情况。本文重点介绍利用国家地理信息应急监测车配备的无人机航摄系统，对非法开采区域进行低空航拍，同时利用配备的无人机遥感影像数据处理系统（PixelGrid-UAV）快速处理出正射影像图数据，为非法采矿区域和规模的确定提供可靠的参考依据。

1　无人机航摄系统

无人机航摄系统是对地面进行拍摄，获得高清晰影像数据，通过航摄影像数据处理技术进行影像的分析处理，以实现对地面信息的调查与监测。常用的固定翼轻型无人机航摄系统主要由地面系统、飞行平台、数码遥感影像获取系统、数据处理等四部分组成。

地面系统包括用于运输轻型无人机的车辆，用于作业指挥、后勤保障的车辆等；飞行平台包括固定翼轻型无人机、维护系统、通讯系统等；数码遥感影像获取系统包括电源、GPS自主导航与航摄管理系统、数字航空摄影仪（数码航空照相机）、微型稳定平台系统、控制与记录系统等。数据处理系统包括航摄线路设计、航摄检查、空三测量、正射纠正、立体测图等。

2　无人机航摄数据获取与处理

2.1影像数据获取

无人机航摄获取影像数据主要分为任务受理、航线设计、影像获取等环节（如图1所示）。受理任务之后，根据所收集到的相关资料，利用航摄任务规划系统进行航线设计；无人机遥感影像获取系统根据规划航线，采用GPS导航自主飞行，飞行航迹、高度和姿态高精度自动控制等先进技术，获取用户所需的航摄资料。

2.2数据处理

无人机航摄数据处理主要利用地理信息应急监测车上配置的DPGrid数字摄影测量系统，DPGrid充分应用当前先进的数字影像匹配、高性能并行计算、海量存储与网络通讯等技术，打破了传统的摄影测量流程，实现了航空航天遥感数据的自动化快速处理和空间信息的快速获取。数据处理流程如下图所示：

3　无人机航摄在矿山执法中的应用

3.1无人机航摄矿山执法监测目标

无人机航摄用于矿山执法监测包括下几个方面：

（1）矿产资源开发状况调查：矿产开采点位置、开采状态、开采矿种、开采方式、占地范围与土地类型、固体废弃物堆积范围等；

（2）矿产资源开发引发的灾害：地面沉陷范围、地裂缝长度、塌陷坑位置、山体垮塌范围、崩塌位置、滑坡位置、河道淤塞长度位置、煤田自然范围等；

（3）矿山生态环境信息：破坏的土地范围、受损植被范围、粉尘污染范围、水体污染范围、荒漠化范围、土地复垦范围及矿山环境治理效果等。

3.2应用实例

（1）稀土矿非法开采调查

2013年12月25日，参加龙南县的矿山执法。经过两个多小时的精心准备于12点05分成功起飞，于14点50分安全降落。飞行高度海拔1364米，飞行有效面积约75平方公里，影像分辨率为0.18米。获取的影像如图3。

影像经DPGrid软件快速拼接处理后提交到省国土资源厅执法总队，由省国土资源厅执法总队会同当地矿管部门分析及到实地查看后确定以上图中左边红线内为稀土非法处理池，右边红线内为稀土非法开采点，现两处均为废弃点。

（2）瓷土矿非法开采调查

2014年7月8日，无人机组到抚州临川区航摄非法瓷土矿开采情况，该区域位于进贤县与临川区交界处，福银高速公路两侧，严重威胁到国家主干高速公路的安全。通过无人机航摄得到影像如下图3，从图中可以清晰看到非法开采区域及与高速公路的距离，能快速准确量算出非法开采面积。

4　结束语

无人机航摄系统在国土、矿山执法及矿区灾害应急救援指挥中发挥重要作用，是开展国土矿山违法监测工作的重要手段之一。为更大程度地发挥无人机在国土矿山执法中的作用，推进无人机国土矿山执法应急遥感监测，必须建立并完善国土矿山无人机应急监测执法系统，形成稳定的执法监测模式。

参考文献：

［1］孙晓东.无人机航摄系统简介及应用.中国科技信息，2011（16）

［2］《无人机航摄系统技术要求》（CH/Z3002-2010）

［3］王志豪，刘萍.无人机航摄系统大比例尺测图实验分析［J］.测绘通报，2011（7）

［4］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，2010（3）

［5］尹杰，杨魁.基于无人机低空遥感系统的快速处理技术研究［J］.测绘通报，2011（12）