矿山储量动态监测中无人机摄影测量技术应用研究

发表时间:2021/6/15   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:杨亮亮
[导读] 摘要:矿产资源在社会生产中起到举足轻重的作用,其是促进我国经济快速发展的重要基石。
        新疆亚克斯资源开发股份有限公司  新疆维吾尔自治区哈密市  839000
        摘要:矿产资源在社会生产中起到举足轻重的作用,其是促进我国经济快速发展的重要基石。新时期,社会生产中对于矿产资源的需求量不断增加,有必要进行矿山储量的动态监测管理。无人机摄影技术是一种全新化的工程测量手段,将其用于矿山储量动态变化情况的监测实践,能有效提升监测效率和精度,保证矿产企业高质量生产经营。本文就无人机摄影测量技术在矿山储量动态监测中的应用要点展开分析。
        关键词:矿山储量;动态监测;无人机摄影测量技术
        引言
        在我国,矿产资源是经济发展的重要组成部分,为经济发展奠定基础,人们对矿产资源进行开发和利用,对于我国经济的发展起到促进作用。国家对资源进行有效开发和管理,逐渐成为矿产相关部门的重要职责。无人机摄影测量技术,能够灵活便捷的对矿山储量动态变化情况进行监测,因此该技术被广泛应用于矿山检测中。无人机摄影测量技术,可以快速准确的找到矿区储量变化情况,这就为相关部门对矿藏的开采提供有利依据,还能够在一定程度上避免矿产资源被浪费。
        1无人机摄影测量技术应用意义
        很多矿山处于比较偏僻的位置,矿山所在的地区地形复杂,自然环境比较恶劣,使用传统的矿山监测的方法比较艰难,并且监测的周期比较长,现在的矿山的储量动态变化较快,传统的监测方法无法满足现在的矿山储备对数据的要求。使用无人机摄影测量能够在空中对矿山进行监测,能够最大程度的减少地形对监测的影响,减少监测的难度。另外,无人机的飞行的航高一般在1000米之内,无人机上携带的高分辨率的数码相机,能够形成各种比例的图像。无人机对起落的场所要求较低,只要能够保证天气情况良好,就能够保证数据的采集。与其他的数据的方法相比,无人机摄影技术采集数据的性价比较高,具有较高的经济效益,适合推广。
        2矿山储量动态监测中无人机摄影测量技术的应用
        2.1数据获取和处理
        ①航摄方案。在进行矿山储量动态监测过程中,无人机选择了交叉航线的航拍,并通过相机拍摄的方式来获取相关数据资料,其可以确保航带内80%的重叠,而且在不同航带之间也可以有60%的重叠。同时无人机摄影测量技术还可以得到分辨率为0.06的真彩色像片。
        ②控制测量。在进行矿山储量测量过程中,所控制地点的直径需要控制为1m,而且要在测量区域的四周和中间位置,按照要求设置5个控制地点,这样可以有效降低测量工作的难度,提高矿山储量动态监测的整体效果。
        ③空三加密。借助光束法能够在空中完成三角测量,随后可以通过外业处理来有效控制测量结果的准确性,最后通过内业来对定向点中的平面坐标、高程值进行解算。
        ④生成DEM和DOM。借助空三加密的方式,可以生成0.3m网格间距的三维点云文件,并结合点云文件转化为测区1:1000的DEM。同时,可以根据DEM和外方位元素来对每个像逐一开展数字微分纠正,从而获得DOM。实际上,不同像对的DOM通过镶嵌、色彩平衡处理、图廓裁切、图廓整饰等处理后可以得到项目区1:1000的DOM。
        ⑤DOM和DEM质量检查。在矿山储量动态监测工作开展之前,需要对DEM和DOM的精度进行系统性检验,这样可以有效提高DEM和DOM质量的精度,进而提高矿山储量动态监测结果的整体精度。
        2.2内业处理
        作为无人机低空航摄测量技术应用的重要环节,航摄数据内业处能有效提升无人机低空航摄测量数据的应用价值。在实际处理中,针对航摄仪的应用,测绘人员先要捕获该设备曝光摄影瞬间的三维坐标;通常给坐标通过GPS技术获得;随后参考无人机飞行姿态参数,并在计算机云计算系统进行空三解算处理。完成数据空三解算后,还应通过规范化的处理图形色彩,在处理过程中,利用矢量化自动成图软件,可在图像有效衔接的基础上,确保图像的色彩具有较高的统一性,最后对这些图形进行成立,可获得测区地形图。值得注意的是,无人机飞行姿态对于部分摄影图形具有一定影响,该影响会降低成图精度;对此,测绘人员还应进行畸变数据的纠正处理,通常,采用正射纠正法能纠正的图像点位的位移偏差。所获得图形部分点位的位移差计算公式为:
 
        其中,δh指的是像点位移差;而kn代表了像底点到达像点基线长;就h而言,其研究的是地面点的情况,代表了该区域的起幅高层;H代表航摄仪器的飞行高度。正确计算该指标,能指导航摄设备运作,确保矿山储量动态监测结果处置的准确性。
        2.3矿坑上、下底面监测
        矿坑上底面、矿坑下底面是矿山储量动态监测的两个重要环节。就上底面监测而言,应关注矿区的原始地貌,通常该地貌保持在自然状态,对此,可将其看做是一个平面进行监测处理。在这一监测模式下,通过计算矿坑边缘测量高程点的均值,即可实现矿坑上面的表示。而就矿坑下底面而言,在生成DEM的基础上,还应通过专业计算设备,对其进行储量计算,这样通过上底面减去下底面,即可获得相应差值的有效计算。此外还应针对矿山的地质进行测量,在实际测量中,资源储备评估方法、资源储量估算参数确定是两个极为重要的环节。就资源储备量评估而言,工作人员不仅需考虑采坑面积,而且需考虑采深等因素,这样可实现资源储量的有效分析。而在资源储量估算中,应结合具体面积,按照1∶1000的资源储量对图中获得的内容进行评估。
        2.4地质测量
        先借助公式Q=S×H来进行矿山储量资源评估,公式中Q表示资源储量,单位是m3,S表示采坑面积,单位为m2,H表示平均采深,单位m。随后结合具体情况明确资源储量估算参数,而采坑的具体面积主要是通过1:1000①矿坑顶面确定。在进行矿山资源开采过程中,矿坑原始状态为常见的自然地貌,其地形可以简单的看作是一个平面,在对其进行计算时,需要将无人机架设在两个矿坑的上面,这样可以测得矿坑边缘高程点的高程,然后取其均值即可;②矿坑底面确定。在借助无人机进行矿山储量动态监测时,可以借助其生成的  的资源储量图来进行评估,平均采深主要是根据不同测量点的顶板和底板差值来确定。而矿坑顶板和底板通过如下方法进行测定:DEM,来确定矿产监测的下底面,并选择ArGIS Desktop栅格代数运算器来对矿山储量进行计算,通过上底面减去下底面就可以得到矿山的有效差值,此时需要做好差直面中不同参数的统计工作。
        结语
        无人机摄影测量技术的应用能有效提升矿山储量动态监测效率及质量。在实际监测中,矿山工作人员只有充分认识到无人机摄影测量技术应用的必要性,然后结合其工作原理,做好矿山整体测量环境、矿山储量动态监测数据获取、矿山储量动态监测数据内业处理和矿坑上、下底面监测的右下处理,才能有效地提升无人机摄影测量技术应用水平,继而在保证矿山储量动态监测质量的基础上,促进采矿行业的有序发展。
        参考文献:
        [1]刘家橘,刘家橙,王晓燕,等.倾斜摄影三维建模在矿山恢复调查中的应用[J].地理空间信息,2020,18(7):48-50,54.
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        [3]林永成.无人机倾斜摄影测量技术在露天采石场储量动态监测中的应用[J].质量与市场,2020(7):46-48.
        [4]刘海生.无人机倾斜摄影测量技术在露天采石场储量动态监测中的应用[J].智能城市,2019,5(2):1-2.
 
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