无人机调查技术在矿山生态环境恢复治理工作中的应用

魏继壮，王 刚

（新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 无人机的应用背景

无人机技术对于环境地质工作开展的推动作用是极为显著的，大大的缩短了勘探的时间，极大提升了基础信息和基础数据的完整度以及精确度，能够进一步实现环境地质相关工作以及相关产业的迅速发展[1]。

2 无人机在矿山地质环境治理恢复地形图测绘中的应用

矿区地形图是进行矿山地质环境治理恢复设计、工作量计算的基础。

受矿产开采影响，治理恢复区测量难度大。无人机低空摄影测量技术可以满足矿山地质环境治理恢复1：1000地形图测绘的精度要求。

3 无人机在矿山恢复治理中的应用实例

3.1 项目概况

治理矿区位于乌鲁木齐县东南方向，直线距离16km，行政区划隶属乌鲁木齐县水西沟镇。该矿区位于216国道以东，省道103以西，从103省道向南14公里可到达矿区内部，交通较为方便。

矿区地处天山北部山间盆地中，海拔1976m～2116m，四面环山，南北两侧山势陡峻。区内总体地势西南高、东北低，丘陵与谷地相互过渡，中东部发育东西向丘陵地貌，高差小于20m，总体地势开阔。

图1 矿区全景无人机航摄图

3.2 无人机低空摄影及测量工作

在进行航线规划时，考虑到治理区属于高山地区，地形起伏较大，为保证后期数据处理能够顺利进行，航线规划时旁向重叠度设置在65%，航向重叠度设置在85%。通过无人机航摄技术及数据的常规处理，通过点云数据恢复了矿区的三维模型，使得得出的现状信息更加准确全面。

无人机低空摄影测量工作主要包括技术设计、影像获取和外业控制测量、内业数据处理等内容[2]。

根据无人机数据可知工业广场占地面积、储煤场内煤堆体积、采矿用地面积、排土场占地面积等，数据精准无误，误差较小。

3.3 数据处理

此次治理区影像共计698张，这些影像由于拍摄时天气差异造成了光线、色泽上的不一致，为了提高影像匹配的稳定性和后续正射影像色彩的一致性，采用Mask方法对所有影像进行统一匀光匀色处理[3]。

通过飞行控制系统记录的POS数据，对影像进行初步排序定位，这样进行影像同名点匹配时，不仅可以缩小影像匹配搜索范围，而且还能够提高匹配的精度。在完成同名点匹配后，根据共线条件方程进行自由网平差。自由网平差通过后，将地面控制点坐标信息加入，完成模型的绝对定向，然后对影像进行空中三角测量加密，生成整个测区的密集点云数据。

通过密集点云数据可以生成测区的正射影像和三维模型。将控制点加入到自由网中进行绝对定向后，得到的最后平面中误差为0.476m，高程中误差为0.731m，造成高程误差的过大原因主要是由于地形起伏落差太大，而且山上和很多陡峭地区无法布设控制点，造成控制点布设不均匀，很多地方无法对其进行很好控制。

3.4 计算方量结果

治理区的治理方案首先是将工业广场区拆除的建筑废料、煤堆和排土场弃土清运回填至露天采掘区的采坑内，消除采坑的安全隐患和排土场滑坡隐患。对治理过的采坑和排土场场地进行平整，与原始地形坡度相协调，表面覆土，自然复绿。

结合无人机数据处理及土方计算软件计算，排土场总回填量2287191.38m3，采坑总填方量2300035.19m3，借方回填量大于填方量，满足采坑回填需求。

4 结语

无人机及其技术在地质工作中的应用效果较为凸显，推动地质工作以及地质产业的发展，无人机及其技术在地质工作中的应用会随着勘察以及数据获取过程中所体现的不足之处，进行相应的改进完善发展，因此，存在互利互助的情况，是一个较为良性的循环体系。

无人机低空数字摄影测量可以同时获取DLG、DEM、DOM数据，可以全面细致的掌握地质环境治理恢复区的地形、地貌、工程布局、周边环境，能够方便的进行规划设计、土石方量计算、工程部署，极大地方便了矿山地质环境治理恢复设计工作，应用广泛。