无人机航测技术在矿山测绘中的应用研究

2018-01-29殷德耀

世界有色金属 2018年16期

殷德耀

（河南省有色金属地质矿产局第三地质大队，河南南阳 450000）

在现代矿山测绘中，无人机航测技术的作用越来越重要，在节省人力和资源的同时确保所收集数据的精确性以及人员操作的安全性。由于矿山地形复杂，人们为收集对开采有利的资料，就必须全面航测、评估，制定切实可行的方案，这就使无人机航测技术辅助下的矿山开采事业更具体、更可行，强化无人机航测技术在矿山测绘中的应用具有重要意义。

1 无人机航测技术应用优势

早在上世纪20年代就出现了无人机航测，并且随着技术的不断进步，无人机航测技术慢慢进入日常应用，在不断完善与发展的进程中进一步扩大了应用范围。特别是针对那些飞行困难的地区以及较小的区域，应用无人机航测技术能协助完成人无法抵达的区域的矿山测绘工作[1]。在应用无人机航测技术的过程中，它发挥出诸多优势，主要包括：应急性能良好，可在完成测绘任务时给予实际情况应对突发事件，起降过程也只需一块较为完整的平地就能完成，节省空间；操作方便，节省资金，因为无人机操作属于遥控飞行，机身体积较小，外形精巧，操作和携带都比较方便，因而不管是安全系数还是费用都是有优势的；作业周期短，因为无人机航测技术的应用标准一般要控制无人机飞行高度不超过1000m，工作时无需申请空域，依托直接飞行缩短矿山测绘作业周期；精准收集数据，因为无人机的飞行高度与工作条件，使其能提高矿山测绘工作效果，航测到分辨率超高的影像数据，最终结果也适用于1：1000和1：500的大比例尺。

2 无人机航测技术在矿山测绘中的应用路径

（1）检查矿山环境治理恢复情况。对于矿山环境加以治理，使其恢复到良好状态，这在矿山管理中占据重要地位，但工作难度较大，并且检查手段与技术相对落后，导致工作效果不理想。在引入无人机航测技术之后就能做到无人机低空搭载各种传感器，针对目标矿山，基于实际需求获取遥感数据，包括真彩色、雷达以及多光谱等，通过计算机处理开展定量或定性分析，还原治理恢复矿山环境的真实状况，使管理者获得决策依据。

（2）获取数字矿山建设信息数据。建设数字矿山是实施矿山信息化管理的有效手段，但这离不开矿山基础信息数据的支撑，主要包括地形图件、遥感影像，还有高程数字模型等等。很多矿山都是应用传统技术实现对基础数据的采集，问题的关键就在于矿山建设中的地理数据在源源不断的更新，应通过无人机航测技术精确收集实时数据，更好的满足新时代的数字矿山建设需要[2]。

（3）监测矿山开采以及保护资源。在开采矿山时会影响周边环境，并且金属矿产不可再生，在其开发和利用中必须加大执法监督力度，禁止过度开采、非法开采等，预防浪费及损害自然资源。然而大多数矿山开采区域都在偏远地带，难以实时监测，执法难度也很大，必须借助先进科技改进开采监督工作。应用无人机航测技术进行矿山监测，就能获得开采区域的详细资料，传输有效的、准确的动态影像数据和一系列图片等，使政府获得监督执法的依据。

3 无人机航测技术在矿山测绘中的实际应用

某矿山有一个露天矿，其矿区的开采深度为+37～+19 m。在开采区域内，出露地层大多是碎屑岩地层，以单斜构造为主，倾角平缓，为5°～10°，倾向北东，并且沉积岩层层理相对明显，没有发现断裂构造。为满足矿山开采设计要求，开展1：1000比例尺地形图测绘工作。在露天开采的影响下，测绘地区地形复杂，一些区域坡急岩陡，测绘人员很难抵达，工作难度很大，决定应用无人机航测技术开展测绘工作。

（1）开展外业测绘工作。首先进行航空摄影，在采集数据的过程中沿着东西方向敷设无人机航线，航向重叠度与旁向重叠度分别是65%、35%，航测比例尺大约1：3000 ；相对航高大约370m，航测基线长度大约60m，通过定点曝光的方式航测。其次进行像控点布点，在该露天矿开采区域的地面外业测绘中使用GDCORS-RTK进行作业。为确保布设像控点的精确度，基于图根点的要求测绘，每一个像控点进行两次独立观测，当平面较差比3cm小、高程较差比5cm小时取平均值，将其视作像控点坐标成果。为满足该露天矿开采地区的地形要求和大比例尺测图精度，在每一个区域横跨四条基线就布设一个控制点，并且在航向、旁向六片重叠的区域选出像控点，使其尽量在航线间公用；在图廓线以外对像控点实施自由图边布设，保证能达到满幅的状态。

（2）处理数据。通过使用软件MAP-AT进行内业空三加密处理；根据像主点就近的基本原则明确立体模型采集数据的范围，核线一般也将控制点范围作为标准；满足线状、面状地物采集点密度要求，跟随曲率的变大慢慢提高密度，使几何形状不出现失真的情况；如果其他符号或者是注记将线状要素隔断，应进行不间断的连续采集，公共边无需重复采集，并且测图数据间必须严格接边。由于空三加密的精度比较高，所以能满足该矿山露天矿区域测绘精度要求，通过数据处理采集得到DLC、DEM和DOM数据。

（3）分析精度。通过常规方法检查应用无人机航测技术获取的数据测绘数据的精度，通过GDCORS测绘获取186个显著的地物点高程与平面坐标，在无人机航测成果中将检查点高程与坐标提取出来，计算两者较差，将GDCORS测绘成果作为真值，科学计算无人机航测成果高程与平面位置的误差，将精度反映出来，最终发现高程误差和平面位置误差都满足《工程测量规范》( GB50026-2007)的精度要求。