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轻小型无人机航测技术在矿山地质调查中的应用

发表时间：2021/6/11 来源：《基层建设》2021年第6期作者：赵晨虹

[导读] 摘要：我国矿山资源丰富，分布广泛，但大量的开采往往导致矿区地表沉陷，进而给地面建筑物、道路等带来严重损害。

        广州建通测绘地理信息技术股份有限公司广西分公司 530000
        摘要：我国矿山资源丰富，分布广泛，但大量的开采往往导致矿区地表沉陷，进而给地面建筑物、道路等带来严重损害。因此，加强对矿区地质沉降预测，对做好矿区科学开采和保护具有现实价值和意义。随着测量技术的发展，无人机测量开始逐步进入人们的视野，并凭借机动灵活、测绘精度高、快速、成本低的特点，被广泛应用在测绘工程中。
        关键词：轻小型；无人机航测技术；矿山地质调查
        引言
        无人机航测技术以其全自动、高效率、高精度、高精细的优势在矿山测绘方面应用广泛。随着无人机与数码相机技术的共同发展，基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势，无人机与航空摄影测量相结合使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的一个崭新发展方向，无人机航拍可广泛应用于国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监察、资源开发、新农村和小城镇建设等方面，尤其在基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔前景。
        1轻小型无人机航测技术应用优势
        在现代矿山测绘中，无人机航测技术凭借系列优势，广泛应用在具体的测绘工作中，极大地提高了测绘工作质量和效率。一是测绘工作效率得以大幅度提高。二是机动灵活性高，可以在远程操控方式下实现各种复杂环境下的测绘，原因在于无人机属于微小型设备，便于运输携带，且在测量工作中环境抗干扰能力较强。外加无人机操控比较简单，促使其具有较高的机动灵活性。三是测量精度得以大幅度提高。四是测量工作强度降低，无人机航测只需要少量外业操作就可以完成大面积的测绘工作任务，从而可以降低测绘工作强度。五是无人机航测技术安全性能高，原因在于无人机航测技术应用在矿山测绘中，测绘人员只需要远距离操控无人机完成飞行任务，就可以完成大范围的测绘工作任务，且在此过程中，测绘工作人员无须深入危险地带即可完成测绘任务，保证了测绘人员的人身安全。
        2轻小型无人机航测技术在矿山地质调查中的应用
        2.1获得矿山数据及信息
        无人机技术能够建立十分完善的信息系统，纳入矿山的地理位置、地质条件和气候条件等，形成完备的、与时俱进的数据库，该数据库可以为开采人员服务，以便其了解矿山周围的地形，进而做出正确的判断。同时无人机航测技术中具有遥感技术，可以传输高分辨率的遥感影像，经过对遥感影像的解译，构建模型，可以全面了解矿山周围及内部的地质地貌，进而相关人员可以根据此信息制定合理的矿山开采方案，同时采取措施合理的规避风险。另外，在矿山开采过程中如果对矿山资源及矿山环境信息了解不够全面，开采人员缺乏环境保护和资源保护意识，会导致一些开采位置或开采手段不当，就会破坏矿山环境、导致资源浪费。许多矿山环境比较复杂，如果环境遭到破坏便很难修复，同时矿山资源不可再生，随意开采导致资源损失，因此必须要改变这种现状，无人机技术对此有很大的帮助。无人机技术能够进行精准、快速的数据采集，可以为相关人员提供数据，可以使得工作人员快速做出决策，同时在矿山开采过程中也可对资源和环境进行实时的监测，进而了解最近的动态信息，快速做出及时和正确的判断。
        2.2获取矿山测绘数字正射影像图
        无人机航测技术作为传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，能够在小区域和飞行困难的地区快速获取高分辨率影像。

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通过无人机航测技术依据测区具体地形情况设定各项飞行参数，再通过相机参数调校，以高分辨率测绘遥感卫星、北斗卫星为主，结合相关无人机航测设备，利用专业软件进行拼图处理，生成点云数据以及数字正射影像图。在获取数字正射影像图后，还需要对即将导入的无人机航测地质数据进行预处理，主要包括：利用收集到的监测井、水文地质图、地形地貌图以及地质成果报告等无人机航测图像进行初始化制作。为了避免系统自动化生成无人机航测图像较“生硬”的现象，基于无人机航测技术结合水文地质和工程地质专业技术人员自身丰富的地质工作经验在纸介质上刻画初始的水文、工程地质剖面图，系统反应区域地表地信和地貌特征、地下地质和构造特征、地下水位变化特征、含水和隔水岩组分布特征，形成较为完整的矿山测绘边界线数据。图像矢量化的具体内容为：将纸质的水文和工程地质剖面经过扫描成图，然后在MapGIS地图编辑器中进行人工矢量化，对矿山测绘边界线进行拓扑查错，再进行拓扑造区处理，形成矢量矿山测绘数据。矿山测绘区赋参数属性：结合航测得到的图像，制定标准地层表，制作矿山测绘参数属性图例版，最终制作出带有标准化颜色、纹理和属性的标准矿山测绘数据。因此，必须大力加强无人机测绘能力建设，构建多比例尺、多类型、多型号的自主无人机测绘对地观测体系，形成以高分辨率为主的立体测绘能力，使高分辨率遥感影像自给率达到80%，从而提升矿山测绘的效率。与此同时，还可以建立集矿山测绘总体设计、仿真、检校、数据处理、服务和质量控制于一体的无人机航测技术、产品以及标准体系，最大程度上推进无人机航测技术在矿山测绘中的能力建设，致力于形成多分辨率、多比例尺的矿山测绘信息，支撑新型矿山基础测绘的技术需求。伴随科学技术的不断发展，无人机航测技术能够具有WiFi热点功能，使任何智能终端均可接入接收机，对接收机参数进行查询、配置，从根本上减少矿山测绘工作中不必要的流程，进而提升矿山测绘的效率。
        2.3利用无人机技术判断地质灾害
        无人机技术具有高分辨率的三维立体模型，发生灾害后，根据无人机所获的影响，利用三维模型进行解译，可以清楚确定灾害点的位置。例如：地裂缝可以造成土壤局部含水量增加，因此可以发现在裂缝的位置有很多杂草，可以导致产生一定坡度的陡坎或者产生裂缝。地面塌陷多发生在干旱地区，塌陷处明显低于周围土地。相关人员通过对这些资料的研究，以及现场调查可以明确地质灾害点，通过地理信息软件将相关地质资料、矿山地质图和无人机航测生成的三维模型进行叠加分析，可以直观全面的进行地质灾害的评价和分析。例如：在某个区域有相关人员进行地下矿山开采，然而该地区出现地质裂缝等现象，为了确定此现象与矿山开采是否有关，相关人员可以利用这种方式进行判断。首先需要收集矿山的地质资料，周围环境资料，以及进行矿山开采时的工程图，然后利用无人机在灾害区形成三维模型，将这些资料利用地理信息软件叠加，形成类似全域的三维模型，根据此就可以直观的研究裂缝的位置、形成原因，判断其与矿山开采是否相关联。这种方法不仅节省了很多人力物力，而且能够直观快速的做出准确的判断，为决策做出巨大的贡献。同时通过长期的监测，能够合理预测灾害的发生。
        结语
        在矿山地质测绘工作中，相关人员应高度重视无人机航测技术的应用，并在实践中重视航线设计的优化、合理布设地面控制点等，才能为矿山资源开采工作提供完整的、真实可靠的测量数据，以保证矿产资源充分利用，为经济社会建设发展提供保障。
        参考文献
        [1]石大鹏.无人机航测技术在矿山地形图测绘中的应用[J].百科论坛电子杂志,2020,(1):959.
        [2]郭岑怡,朱俊臻,毛云松.无人机航测在矿山地质带状地形图中的精准分析[J].中国金属通报,2020,(3):257,259.
        [3]邱立广.无人机航测技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用[J].世界有色金属,2019,(24):24,26.