曾凡津 赵百吉
山东黄金归来庄矿业有限公司 山东省临沂市平邑县 273307
摘要：矿山生态修复的调查、设计、监测涉及地质灾害调查、土地损毁调查、污染调查、水土流失、植被调等方面，需要开展大量的野外工作。由于露天矿山开采形成了复杂地形条件，尤其是破碎边坡、高陡边坡、危岩边坡、排土场边坡等复杂地形，存在崩塌、落石、滑坡等地质灾害隐患，调查人员无法近距离测量和调查。无人机航摄，为矿山生态修复调查、监测提供了新技术。无人机航摄具有高危地区探测、影像实时传输、高分辨率、续航时间长、成本低、易推广、机动灵活等优点，不受云覆盖区的影响，已逐渐成为科学研究、农林植保、地理测绘、抢险救灾、执法督察等领域的重要手段之一。近年来，倾斜摄影技术在无人机航摄技术和三维实景建模技术的推动下得到广泛应用。无人机倾斜摄影技术已成功应用在地质环境调查、测量、地质灾害调查、矿山执法、应急救援等方面［1-8，极大提高了工作效率，取得了较好的效果。基于此，本篇文章对基于倾斜摄影测量的矿山生态修复规划应用进行研究，以供参考。
关键词：倾斜摄影测量；矿山；生态修复规划；应用
引言
随着经济的发展，历史遗留的废弃矿山逐年增多，环境问题不断涌现，传统手段无法解决矿山修复治理问题。废弃矿山生态修复主要来源于发达国家修复生态学的发展;近年来，随着倾斜摄影测量技术的发展和无人机的快速成熟应用，基于无人机技术的倾斜航空摄影测量，可以方便、灵活地获取多角度高分辨影像，快速自动地生成实景三维模型，并可以在室内基于实景三维模型进行地理要素采集，替代了外业实测，节省了时间，由于无人机具有操作灵活、高效快速、低使用成本的特点，已发展成为重要的航测遥感平台，无人机倾斜摄影技术也随之成为研究和应用的热点。利用无人机倾斜摄影技术对矿山生态修复规划进行科学合理的评价、复核、验收已具有显著的现实意义。无人机倾斜摄影技术用于补充传统航空摄影测量，也是矿山工程规划中的重要技术组成部分。可以实现高精度、高效率、高还原度的地物三维建模工作，此项技术正是在高陡边坡地质调查工作中的关键，主要利用了无人机拍摄画面清晰的特点。矿山多分布于偏僻的山地区域，地势崎岖、自然环境恶劣，致使传统的地形勘察与建设规划方式存在难度大、周期长等缺点;而无人机摄影测量模式正好能弥补此类缺陷，有效提高工作效率。此外，在矿山复杂的山地环境下，无人机作业能避免野外工作人员攀爬危险的高陡山坡区域，减少工作安全事故风险。基于此，本次探索无人机倾斜摄影测量技术在矿山生态修复领域的适用性。
1倾斜摄影测量作业流程
无人机倾斜摄影测量的作业流程主要包括：准备工作→布设像控点→航空摄影→空三加密→全自动三维建模→裸眼要素采集→外业调绘→成果质量检查→资料整理提交等。（１）准备工作和项目设计。开展无人机倾斜摄影测量前，应做相关的准备工作并进行项目设计。首先收集已有成果资料，包括项目特点、工作范围、已有控制点等，充分利用已有资料；然后根据项目情况进行项目设计，包括相机参数、航线、航高、航速等内容。（２）像控点和航空摄影测量。项目准备和项目设计完成后开展像控点和航空摄影测量工作，像控点和航空摄影测量是整个项目的核心工作。像控点的布设应分部均匀并覆盖整个测区，像控点间距和测设方法应满足规范要求。（３）内业处理。像控点和影像采集完成后进行相片的预处理，然后通过专业软件进行空三加密和三维建模，模型建设完成后，将模型导入专业的采集软件进行裸眼地籍要素的采集。在采集要素过程中，如遇到内业无法判断的情况应做好记录后在现场进行调绘，如部分点位无法确定需进行实地丈量。（４）外业调绘和质量检查。内业采集完成后，进行外业调绘和确认，并进行成果质量检查，经检查无误后方可进行资料整理提交。
2矿山生态修复规划
矿山生态修复是新时期推进生态文明建设的重要内容。2000年开始，国家就有组织地开展土地复垦，此后，又将土地复垦与矿山地质环境治理恢复工程项目统筹实施；近年来，我国对矿山环境保护及恢复治理工作越来越重视，矿山生态修复力度不断加大。当然，其中也不乏只顾眼前、急功近利，违背自然规律大搞人工修复的做法。我国矿山环境问题由来已久，情况复杂，修复治理不可一蹴而就。在新发展理念下，矿山生态修复需要社会各方共同参与，探索实现政府主导、政策扶持、社会参与、开发式治理和企业化运作的矿山综合修复治理新模式。然而在推进过程中一些现实困境客观存在，亟待破解。
3倾斜摄影测量作业的注意事项
使用无人机倾斜摄影测量进行三维建模的影像序列数据常存在以下问题：首先，三维模型成果的精度受原始影像序列的影响较大，不同分辨率的原始影像得到的模型存在较大差异，影响影像分辨率的因素较多，除去传感器自身的影响外，无人机飞行的航高、重叠度、飞行时的光照等都会影响影像的质量。其次，可能会存在遮挡问题。在无人机倾斜摄影测量的过程中，不同的作业环境可能会存在一定程度的目标地物的遮挡问题，有时可能是建筑物构导致的，有时可能是树木的影响等，这些都会导致影像纹理的缺失，最终影响模型局部细节的呈现。最后，多视影像匹配出现错误。城市建筑的材质较为复杂，在对有些玻璃或金属等材质进行拍摄的时候，可能存在大面积色调单一和反光现象，折回使得影像在匹配时出现错乱和无法识别，最终产有漏洞的三维模型。
4基于倾斜摄影测量的矿山生态修复规划应用
4.1无人机倾斜摄影应用技术方案
考虑到矿山范围较小，地形复杂，本次实践采用多旋翼无人机大疆精灵4proV2.0，该无人机起飞质量1375g，30min续航，搭载1英寸2000万像素CMOS传感器，采用机械快门相机，实现10km的遥控信号传输，可承受最大风速10m/s。无人机飞行控制应用采用大疆DJIPilot，可以规划5条航线模拟多镜头成像。本次飞行高度400m，获取了437张照片，地面添加5个控制点。三维实景建模软件采用ContextCapture软件，采用CGCS2000坐标系，经过空三解算，生成后缀.s3c及OSGB的场景文件、DOM、DSM等，DOM地面分辨率达到0.2m，可满足调查评估与规划设计要求。
4.2应用效果分析
本次实践通过露天采坑、排土场、废石堆场、工业场地、植被发育等方面的解译，建立了解译标志，如表1所示。在三维实景模型和正射影像中解译崩塌5处，地面塌陷2处，排土场冲沟3处，解译工业场地3处，矿山损毁道路1.8km，了解粉尘污染范围、水体污染范围、植被覆盖、已复垦的植被生长情况，为评估矿山地质环境恢复治理、土地复垦效果及科学制定生态修复治理方案提供数据支撑。
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结束语
总之，无人机倾斜摄影测量技术的应用，对于废弃矿山的生态修复工作具有较大的现实意义，基于该技术的优势特点，该技术未来市场前景广阔，在矿山生态修复中还有巨大的利用价值和开发空间。
参考文献
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