莫才健 魏琪豪
西南科技大学 四川绵阳 621010
摘要：为解决传统露天矿山资源储量监测查准率低的问题，基于无人机摄影测量设计露天矿山资源储量监测方法。基于无人机摄影测量，获取露天矿山资源储量数据，构建露天矿山地质三维模型，计算露天矿山资源储量估算参数，跟踪露天矿山资源储量变动情况，显示露天矿山资源储量监测结果，完成露天矿山资源储量监测。设计实例分析，结果表明，设计方法监测查准率明显高于对照组，能够解决传统露天矿山资源储量监测查准率低的问题。
关键词：无人机摄影测量；矿山资源储量；查准率
0引言：
露天矿山资源储量一直是矿山开采中的重要参数指标，结合以往研究表明，露天矿山资源储量不是一成不变的，会随着开采与损失的变化而发生变化[1]。因此，为精准掌握露天矿山资源储量，必须对其进行相关的监测工作，露天矿山资源储量监测方法应势而生。在我国，针对露天矿山资源储量监测方法方面的研究十分普遍，大多数露天矿山资源储量监测方法主要是通过跟踪露天矿山资源储量的变动情况，进而得出露天矿山资源储量监测结果。但传统方法由于未通过精准的计算得出露天矿山资源储量，导致其监测结果在实际应用中存在查全率低的现象[2]。以此，证明有必要对露天矿山资源储量监测方法展开优化设计。无人机摄影测量以其高精度、高清晰度的优势，受到矿山开采方面的大力应用，有理由相信其同样适用于露天矿山资源储量监测领域。本文依次为研究依据，将无人机摄影测量应用在露天矿山资源储量监测中，基于无人机摄影测量设计一种露天矿山资源储量监测方法，致力于通过无人机摄影测量的方式，极大限度上提高露天矿山资源储量监测的查全率。
1无人机摄影测量
在对无人机摄影测量原理相关的研究中，应基于无人机设备运行的本质层面分析，在此过程中，可认为无人机具备独特的飞行优势，相比传统的机器导向飞行方式来说，无人机摄影具备更加灵活、操作便捷等显著优势。在无人机摄影测量中，可以设定一个航拍中心，以此中心作为无人机摄影测量的圆心，以此定位数据。而通过此种方式测量的数据，具备数据精准、数据信息较为全面等优势。总体来说，使用无人机摄影设备进行数据信息测量，是通过使用其中心的遥感装置，进行信息的采集，而采集后的信息将被传输到数据中心处理平台中，最终通过对数据的多种形式处理，实现对无人机摄影测量模型的构建。由于导出的模型属于数字化三维立体模型，因此其应用可满足市场内不同行业的生产与发展需求。无人机摄影设备在实际测量过程中，要求其运行具备稳定的性能，而针对此方面的研究应与遥感设备红外光感的专业性同等关键。近年来我国针对此方面的研究一直是有关领域的研究重点，而此种大范围的感知性行为，也可以实现对地质环境与复杂地质结构的针对性测量，不仅导出的数据真实有效，而且测量的结果精度极高，可在真正意义上满足地质测绘、地理测量等方面的工作需求。
2露天矿山资源储量监测方法
2.1获取露天矿山资源储量数据
为获取露天矿山资源储量监测基础数据，在露天矿山区域设置监测点，并将其作为露天矿山资源储量监测的结构基准，再通过无人机摄影测量对该区域进行航测[3]。通过无人机摄影测量获取无人机影像，将无人机影像导入CC（Smart 3D）软件中，利用无人机影像确定露天矿山资源储量范围参数，通过控制点提取密集点云，利用无人机摄影测量对露天矿山资源储量数据进行精准采集。通过得到的露天矿山资源储量数据，为下文露天矿山资源储量监测基础点位支持。
为满足露天矿山资源储量监测中，对于无人机影像数据高分辨率的要求，将像素设为最大值，并根据多幅不同角度的高重叠度航空影像获取无人机影像数据[4]。首先，将纸质的无人机影像扫描成图，导入MapGIS地图编辑器。露天矿山资源储量无人机影像数据综合信息，如表1所示。
表1露天矿山资源储量无人机影像数据综合信息表
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结合表1所述，通过露天矿山资源储量无人机影像数据综合信息表，形成较为完整、清晰的露天矿山资源储量监测边界线[5]。针对此过程中可能会出现的数据获取偏差问题，本文对露天矿山资源储量无人机影像数据进行偏离精准度调试，为下文构建露天矿山地质三维模型提供真实、可靠的数据。
2.2构建露天矿山地质三维模型
在获取露天矿山资源储量数据的基础上，通过构建露天矿山地质区域三维剖面网格，将露天矿山地质的立体图像展示出来，形成单个露天矿山地质网格，再将若干个网格露天矿山地质模型网格拼合在一起，完成露天矿山地质三维模型构建。可以借助3D可视化技术将代表露天矿山资源储量数据的网格信息拼接在一起，这样就能形成一个具体的露天矿山地质三维模型。通过露天矿山地质三维模型，不再需要人工到实地进行露天矿山资源储量监测，只需要通过露天矿山地质三维模型，就能够展开后续的露天矿山资源储量监测工作。
2.3计算露天矿山资源储量估算参数
运用上文构建的露天矿山地质三维模型，计算露天矿山资源储量估算参数[6]。对露天矿山地质三维模型进行了基本分析测定，提取在边界品位以上的矿山资源，并计算刻槽样代表矿体真厚度。设其真厚度为
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，则有公式（1）。
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（1）
在公式（1）中，L表示样品长度；α表示露天矿山资源种类；β指的是样槽坡度；γ表示露天矿山资源损失量。通过公式（1），得出矿体真厚度，在此基础上，可以推导出露天矿山资源储量估算参数的计算表达式，设其目标函数为
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，则有公式（2）。
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（2）
在公式（2）中，
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表示露天矿山面积值。以此，得出露天矿山资源储量估算参数。
2.4跟踪露天矿山资源储量变动情况
计算出露天矿山资源储量估算参数后，本文通过跟踪的方式，监测露天矿山资源储量变动情况。在跟踪露天矿山资源储量变动情况过程中，主要针对2个指标的变化，判断露天矿山资源储量变动情况，分别为：露天矿山资源损失率以及露天矿山资源回采率[7]。设露天矿山资源损失率的表达式为 ，则有公式（3）。
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（3）
公式（3）中：
表示露天矿山资源正常损失；
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表示露天矿山资源非正常损失。通过公式（3），得出露天矿山资源损失率。
露天矿山资源回采率的计算方式较为简单，设其目标函数为
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，计算公式如下式所示。
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（4）
通过公式（4），得出露天矿山资源回采率。通过跟踪上述两点指标数值的变化，掌握露天矿山资源储量变动情况。
2.5显示露天矿山资源储量监测结果
通过跟踪露天矿山资源储量变动情况，在端口数据中提取监测数据，显示露天矿山资源储量监测结果[8]。设露天矿山资源储量监测结果的表达式为
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，可得公式（5）。
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（5）
通过公式（5）计算，输出露天矿山资源储量监测结果。并将其作为参数代入露天矿山地质三维模型，通过改变露天矿山资源损失率以及露天矿山资源回采率的方式，就能够实时得出露天矿山资源储量监测结果。
3实例分析
3.1实验准备
本文设计了如下的实例分析，选取某露天矿山作为实验对象，该露天矿山为丘陵地地形。本次实例分析内容为，监测露天矿山资源储量。首先，通过本文基于无人机摄影测量设计监测方法，监测露天矿山资源储量，通过matalb软件测得其监测查准率，记为实验组。再通过传统监测方法，监测露天矿山资源储量，同样通过matalb软件测得其监测查准率，记为对照组。本文实例分析中选取的对比指标为监测查准率，监测查准率数据越高，证明露天矿山资源储量监测精度越高。
3.2实验结果与分析
整理实验结果，如下表2所示。
表2 实验结果对比表
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通过表2可知，在相同的监测次数下，本文设计方法露天矿山资源储量监测查准率明显高于对照组，且定量误差在可允许范围内，从而说明所设计的监测方法更具有现实推广价值。
4结束语
本文通过实例分析的方式，证明了设计监测方法在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次优化设计的必要性。因此，有理由相信通过本文设计，能够解决传统露天矿山资源储量监测中存在的查准率低的缺陷。但本文同样存在不足之处，主要表现为未对本次露天矿山资源储量监测结果的精密度与准确度进行检验，进一步提高露天矿山资源储量监测结果的可信度。这一点，在未来针对此方面的研究中可以加以补足。与此同时，还需要对露天矿山资源储量监测系统的优化设计提出深入研究，以此为提高露天矿山资源储量监测质量提供建议。
参考文献：
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作者简介：
莫才健（1978-），男，汉，重庆万州人，硕士，副教授，研究方向：测绘，地理信息系统，国土资源管理。
魏琪豪（1997-），男，汉，四川绵阳人，在读硕士，研究方向：GIS，遥感，地质灾害。
基金项目：国家自然科学基金重点基金项目（批准号：41401598）