温超
内蒙古自治区地图院 内蒙呼和浩特 010051
摘要：航空摄影是目前露天采矿中，最常用的测绘手段。操作中，使用无人机与高像素的单反，就能获得高像素影像资料。本文将研究无人机与传统测量两种不同技术各自的优缺点，叙述哪些因素对无人机的航测精度会产生干扰，按照有关规范，验证航测结果，在露天矿山的开采测量作业中，使用航测技术，最大化航测效果。
关键词：无人机；航线规划；露天开采；矿山测量
前言：科技的发展，衍生出很多新兴技术。传统测量中，航空摄影属于基础手段，在科技推进中，目前又出现了无人机航测。无人机航测有着广泛的使用范围、作业投入比较少，测量结果准确且精细、操作简单，航测过程十分灵活，只需要很短的时间，就能获得生产数据。飞行困难和小型地区，需要依靠数码相机与无人机技术轻松得到影像。露天矿山开采，人工测量有着比较大的难度。矿山的生产难度，容易影响人员安全，并且效率比较低。本文将以无人机与单反的配合案例，叙述其在某地露天矿山的测量使用方式，分析露天矿山的开采测量方法，叙述无人机航测使用思路。
一、无人机航测和传统测量在露天采矿中的优缺点叙述
在矿山资源的开采中，矿山测量属于最基础、最重要的事情。矿山的勘探、设计一直到建设和生产，每个环节，都要充分利用矿山测量期间得到的数据。在测量技术越来越成熟的今天，无人机航测渐渐成为主流手段[1]。露天矿山，同样需要重视测量工作。无人机航测，能够解决露天矿山的局部测量困难问题，提高了矿山的测绘效率和精度，成本低，且安全风险小。接下来，将对比无人机测量与传统测量二者优缺点。在叙述露天矿山的测量特点同时，叙述二者作业效果。
首先是露天矿山在测量时候的特征。开采露天矿山之前，必须进行矿山测量。矿山生产的时候，容易影响人员安全、外业效率，测量精度要求比较高。此外，露天矿山，大多没有规则的采场[2]。到处都是落石危险、岩壁陡峭。有些地点，仅凭人力，很难顺利到达。当然，露天矿山如果能够得到准确数据，那么矿山的开采将会十分轻松与顺利。传统测量作业效果是，生产期间，矿山容易影响人员安全、外业效率。传统测量对仪器设备与人员要求比较高，需求量庞大。繁琐的作业，需要很长的作业时间。并且工作效率相对有限，但优势在于测量的精度比较高[3]。在开采期间，有着很多的危险区域，悬崖峭壁，用人工方法难以轻易获得数据资料。人员在测量的时候，比较危险。使用数据模型方法，很多局部的数据不够精准。无人机测量作业的效果是。不需要投入很多的人员和仪器设备。作业所用时间短，有着较高的工作效率，不会对矿山造成过多的影响，有着很高的测量准确度。开采期间，可以直接覆盖到人员难以顺利到达的地点，获得大量精准数据。使用3D模型图、正射影像图，高精度、数据点十分密集。能够直观获得矿山作业期间的开采情况，可以为规划矿山作业提供充分的指导。
从对比可以了解到，传统测量与无人机测量，二者各有各的优势。无人机航测，对于人员和仪器设备的需求不是很高，有着很快的采集速度。密集的数据点，提高了检测精度。较低的成本以及较高的安全系数深受人们喜欢。简便的管理方式，呈现了极为直观的数据特点和地形地貌。无人机可以同时进行多重任务，准确生成结果。在矿山的动态监测、灾害分析、体积计算、地形测量中，有着非常好的使用效果。
二、露天矿山开采中的无人机航测使用思路
本文研究对象为某无人机与SONY A7R单反，对某露天石灰岩矿山的测量。使用Pix4Dmapper软件，配合Geomagic与CASS7.1进行数据分析。
（一）规划航线
以测图的精度规定要求，对航线进行规划，按照地形情况，选择旁向重叠率、航向、地面分辨率、飞行高度。合理设置旁向重叠率、正确航向，才能满足精准测量要求，并尽量减少飞行的任务量，航拍的照片数量得到了控制。旁向重叠率与航向通常使用下述方式估算，不能低于估算值，从而避免出现重叠率不够的问题。
旁向重叠率等于测区的最高标高减去起降点的标高，得出的结果除以飞行的高度，最后乘以65之后，再加上35、航向重叠率等于，测区的最高标高减去起降点的标高，得出的结果除以飞行的高度，最后乘以35，再加上65、
本次的测区精度要求是1比2000.航线的规划面积为1.3平方千米。本次检测地点的地面高程是75至201米，起飞高程97米，最高飞行高度200米，旁向重叠率69%，航向重叠率84%。最低分辨率7.65厘米，最高分辨率4.97厘米，精度1比1000，可以满足测量任务。
（二）外业航拍布设像控点
布设像控点，是提高无人机航测精度的关键。应选择影像清晰地点，比如正交线状地物的焦点、固定点状地物、地物拐角点、明显地物点设置像控点。如果无法同时兼顾刺点位置和目标，则将目标作为主要对象。选择高程点的时候，应选择周围平坦，高程变化小区域。相邻像片清晰可见像控点。假设为带状测区，在布设点位的时候，需要选择带状左右侧布点，用S型路线布设。这里的左右侧说的是航测区域范围，不是说没有航线区域。
像控点的布设，一定要提前做好准备。先做好航测地质条件调查。一定要平整水平的设置布点地面，不能在有高差斜坡上布点。布点的时候，选择开阔区域。内业人员必须做好测点位置核对。
本次测量地点，以区域地质地貌结果选择了合适起降点，之后在侧区布设像控点。一共有18个像控点被均匀布设在测试区域。应用高精度的RTK多次采集像控点，之后取其中的平均值。
（三）处理内业
结束航拍以后，使用Pix4Dmapper处理航拍的照片，得到需要的数据成果。
先导出航拍照片，本次航拍中，一共拍了216张照片。之后将飞行日志导出，使用Mission Planner将里面的POS数据提取出来，提取照片中的方向、俯仰、横滚、海拔、经纬度数据。使用Pix4Dmapper创建项目，将位置信息和图像输入其中，设置输出坐标系。编辑像控点，之后使用航拍照片一一对应，刺出像控点。之后设置输出成果的方法。本次检测区域，一共包括三项，分别是等高线、xyz点云、正射图、设置完以后，只需要等待最终处理的结果即可。使用生成报告中的数据，对像控点精度进行检查。此时就能获得数据成果。
（四）处理成果
使用插件把正射图插到CASS7.1，矢量化处理，得到点云数据。之后进行转化，变成.dat格式。
三、露天矿山无人机航测技术功能
（一）调查周围地质灾害情况
在建设或生产的时候，矿山项目，必然需要改造矿山，开采中还会破坏地质稳定性，引起地质灾害问题。以上必然会成为矿山运营与建设风险。过去矿山作业中，调查地质灾害方法才去的是人工调查与卫星图像配合，前者效率差、成本高、周期长，往往无法完整覆盖每个地点。后者受气候影响大，分辨率比较差，有着时相差问题。
无人机航测，能够得到正射影像图。充分利用，就能及时准确、生动直观调查地质灾害，了解安全隐患。
（二）计算矿山放量变化
使用无人机航测，能够得到开采方量情况。创建不规则三角网，所有基本单元核心，都是三维坐标。三角网中，能够形成大量三棱柱，土石方地形，变成了众多连续性不可以微分三棱柱集合。对三棱柱体积进行计算，就能得到当地土石方量。
结语：为保障矿山能够安全生产，必须重视矿山测量工作。露天矿山作业中，一定要重视矿山测量。使用无人机航测，能够得到准确直观的矿山测量数据。无人机航测是一种机动性强、有着极高精度、效率非常好、成本也不大的手段。正因为有着非常多的优势，所以在露天矿山的开采中，该技术有着非常好的效果，值得大力推广和使用。
参考文献：
[1]周雪亭,苗涛,孔元丽.露天转地下开采充填体合理强度研究[J].现代矿业,2020,36(12):101-102+138.
[2]肖云涛,姚高辉,施发伍等.基于空区与塌陷区关联分析的露天开采安全评价[J].现代矿业,2020,36(10):200-202+206.
[3]连宏强,禹朝群,王磊.承德某铁矿露天接续开采关键技术研究探讨[J].矿业工程,2020,18(02):19-20+25.