无人机航测技术在矿山测绘中的应用研究

王家福

（云南驰宏锌锗股份有限公司，云南 曲靖 655000）

无人机航测技术作为一种先进的新型遥感技术，因具有成本低、操作简便、灵活性强、精度较高等特点[1-3]，目前已广泛应用于高速公路勘测[4]、风电场勘测[5]、电力工程测量[6]、矿山地形测量[7]等领域。而矿山地形测量关乎矿产矿藏探索及开发工作[8]，应用无人机航测技术可以极大压缩矿山测绘的周期，并显著提高测绘精度和效率[9]。基于此，本文重点介绍了无人机航测技术原理、特点及其在矿山测绘中的应用，并探讨了无人机航测技术应用于矿山测绘的作用，以期为无人机航测技术在矿山测绘实践中提供借鉴。

1 无人机航测技术概述

1.1 无人机航测技术原理

无人机航测技术集无人机技术与航摄设备于一体[7]，是定位系统、飞行器技术、通信技术等的有效综合[9]。无人机搭载航摄设备从高空中对地形进行测量，并通过远程遥控实现对数据的采集、传输，待获得地形测量数据后，通过专业的测绘软件进行分析，即可实现对地形的测量。无人机航测系统由飞行平台、传感器、测控系统、飞控系统高分辨率相机及数字摄影测量工作组成（图1）。其中常见的无人机主要有固定翼、多旋翼及无人直升机三种，测绘工作中固定翼、多旋翼应用最为广泛。航摄设备有CCD数码相机、光学相机等，常用辅助设备有红外线扫描仪、激光扫描仪等[7]。飞控系统中，主要是采用了自动驾驶仪。

图1 无人机航空测量技术系统结构示意图[10，11]

1.2 无人机航测技术工作步骤

无人机航测技术工作步骤详见图2，主要工作流程有：收集资料、踏勘、技术设计；像控点布设与测量；无人机航空摄影；像控点测量-无约束平差及网平差、数码相机检校-业内立体测图；DEM、DOM制作；三维可视模型制作；成果数据编辑。

图2 无人机航测技术工作步骤

1.3 无人机航测技术特点

技术优势主要有：①安全高效。无人机航测技术相对传统测绘技术应急性能较好，在遇到意外情况时，无人机只需要进行应急迫降即可，不会造成人员伤亡等重大损失。无人机航测准备工作比较简单，在实际工作过程中，可以根据具体要求灵活调节，工作效率高效。②操作简单，精度较高。随着无人机技术的成熟，无人机的机型设计小巧，不仅操作简单，而且便于携带。无人机在实际工作中，能够到达传统测绘技术工作无法覆盖的地方，而无人机搭载航摄设备性能较高，因此无人机航测技术精度较高。③周期短，成本低。无人机航测工作所需的设备、人力较少，工作强度亦较小且，与传统矿山测量相比，周期较短，成本较低。

技术劣势主要有：无人机航测技术具有显著优势，但依然具有一些缺点，比如开展无人机航测工作时需要综合考量测区范围的高度、拍摄时影像重叠、天气状态、飞行姿态等是否符合要求，因为这些因素与无人机航测质量水平密切相关[11，12]。

2 无人机航测技术在矿山测绘中的应用

无人机航测技术应用于矿山测绘时，无人机一般为低空飞行，飞行高度控制在1000m以下，不需要申请空域，非常方便。曹明[13]在桐城某矿山测绘中运用了无人机航测技术，实现了对地形的精准测量。张宁宁等[14]基于无人机航测技术在矿山测绘中的实践经验，认为无人机航测技术在矿山小区域大比例尺地形图测绘中具有极强的可行性。谢梅秀等[15]将无人机航测技术应用于某矿山大比例尺地形测量中，结果表明无人机航测技术在复杂地形条件下具有良好的应用效果。综上所述，无人机航测技术在矿山测绘领域非常适用，且已具有成功应用经验。

无人机航测技术在矿山测绘领域的关键环节见图3。无人机航测技术在矿山测绘工作中的要点主要有优化航线及控制点设计、空中三角加密处理、输出数据内业处理结果及成果图件、成果精度分析。

图3 无人机航测技术在矿山测绘工作中的关键环节作业流程图

3 无人机航测技术在矿山测绘中的作用及意义

矿山测绘是矿山建设和生产的重要环节与基础保障，传统矿山测绘核心任务就是测量和制图[16]，应用无人机航测技术手段后，矿山测绘成果可用于矿山环境治理、矿产资源利用、建设数字化矿山等方面。

（1）矿山测绘工作中应用无人机航测技术，可以快速获得高分辨率数据，利用终端设备将数据输出，并进行数据的系统收集、处理，将有助于加快数字矿山建设。

（2）无人机负载着灵敏的传感器设备，可以对矿区内的真彩色以及多光谱数据进行系统采集与分析，及时发现当前矿山环境存在问题[17]，避免滥采滥用，进而有效促进矿山环境治理工作。

（3）无人机航测技术可以实现对矿山开采工作的实时监控与取证，从而为矿山监管提供技术支撑，不仅有助于控制资源的不合理开发，又有利于实现矿山资源的可持续发展。

4 结语

本文重点介绍了无人机航测技术原理、特点及其在矿山测绘中的应用，并探讨了无人机航测技术应用于矿山测绘的作用，主要结论有：①无人机航测技术具有安全高效、操作简单、精度较高、周期短、成本低等优势，但开展无人机航测工作时仍需要综合考量测区范围的高度等因素。②无人机航测技术在矿山测绘领域非常适用，且已具有成功应用经验。③在矿山测绘中应用无人机航测技术手段后，矿山测绘成果可用于矿山环境治理、矿产资源利用、建设数字化矿山等方面。