淺談露天礦無人機與傳統測量方法的優缺點

■覃祥敏（廣西南寧530021）

淺談露天礦無人機與傳統測量方法的優缺點

■覃祥敏
（廣西南寧530021）

隨著科學技術的不斷革新，特別是計算機技術不斷成熟，出現了諸多新型測繪工程測量技術，相對于傳統測繪技術方法，具有一系列的優勢，值得推廣。文章通過使用瑞士Senses Fly無人機航空攝影平臺，闡述小型無人機在測量中的獨特應用機制，探討其在工程測量領域的優缺點。

礦山測量現狀無人機航測

0　引言

礦山測量是礦山開采中的基礎性工作。測量工作至始至終貫穿露天礦建設生產中，從地物地貌原始地形圖的測繪，到建筑物與管線等在露天礦開采范圍內的更新，測繪工作是工程設計的依據。但隨生產規模的不斷擴大，常規徒步測量已無法滿足工作效率及測量精度的要求。

露天礦測量是礦山測量的分支,是露天礦生產的重要環節之一，是在露天礦的設計和開采階段,為指導和監督露天礦的剝離、開采等而進行的一系列測量工作。主要包括：建立礦區測量控制網和進行礦區地形測量、線路測量、采場測量、爆破測量、排土場測量、采掘場驗收測量、露天礦碎部測量、露天礦邊坡穩定性觀測，以及繪制各種礦山測量圖。

露天礦測量為編制生產計劃與長遠規劃及時提供可靠的測繪數據與資料，在礦業發展過程中起十分重要作用。在傳統的測量技術中往往采用經緯儀、全站儀、大地水準儀、測距儀等儀器來布設測繪點和測量線路進行實施。

1　我國礦山測量技術的現狀

隨著科技的不斷發展進步，礦山測量技術也得到了很大的發展，數字化測量儀器得到廣泛應用，在實踐工作中這些礦山測量技術都取得了很好的效果，在一定程度上減輕了礦山測量工作人員的工作負擔，更為開發和保護礦產、土地等自然資源、保護礦區環境作出了重大貢獻。

我國礦山測量技術雖然取得了長足的發展，但是仍然存在一些不足的地方，主要體現在以下幾個方面：

1.1作業效率低

傳統的測量方法在一般的地形地勢條件下，需要設置測站點，大范圍的測量工作需要設置一定規模數量的控制點和測量儀器搬站的次數。在巖壁陡峭、落石較多及滑坡危險區，現場變化多樣，存在一定的安全隱患。部分開采面比較復雜，測量人員根本無法到點測量。由于測得的點位數量不足，選點不到位，有些部位視線遮擋、信號屏蔽，進而影響礦山工程量體積的計算，造成與實際開采量產生誤差，從而影響礦山工程與儲量的可信性，制約礦山各項工程量的動態監管，降低了作業效率。

1.2常規測量過程中安全隱患分析

礦山野外測量一直以來都是一項危險性較高的工作，面對陡峭的山體，滑坡區及搖搖欲墜的巖體，測量人員都要冒著危險完成測量任務，其危險是不言而喻的。在礦山安全生產中，作業人員的安全是第一位的，如考慮天氣、風速、粉塵及噪聲、機械設備較多、登高作業等條件采取必要的保護措施，并不能從根本上消除客觀存在的安全隱患，最好的辦法是采用合適的技術手段與先進的安全設備設施，使工作人員遠離困難復雜的環境及開采危險區域。

1.3測量速度慢

傳統的露天采礦工程測量都是靠測量人員一點一點的徒步野外采點，再整理計算后方可得到數據及相關圖件。

大型露天礦由于采剝推進度較快工作面變化相當明顯，再編制設計出的工作計劃及臨時計劃時沒有時效性。露天生產過程中從測量、繪圖、計算、設計再到工作面交接，如耗時較長，便不能有效的指導生產。傳統徒步測量對要完成礦山儲量的監管任務更需要大量的人力物力。

1.4缺乏影像數據，不直觀，不便判斷與管理

傳統野外徒步測量數據，只有通過數據庫轉換處理可生成礦山模型圖像。管理者僅從數據上來進行判斷，而無法真正了解礦山的實際開采狀況。傳統測量的以上缺陷，隨生產規模增大，生產現狀圖頻繁更新，已經不能滿足大型露天礦采剝工程現場快速變化的需要、不能高效快速的提供適時豐富的測量數據。

2　無人機航測

小型Senses Fly無人機航空攝影測量技術運用在露天礦測量工作中是解決常規徒步測量無法完成任務的有效途徑。無人機航空攝影測量技術利用無人機進行航空攝影測量，飛行數據采集完畢后，通過PostFlight后處理軟件可以快速獲得具有地理坐標的正射影像圖和創建3D模型圖。小型無人機航空攝影測量技術也不同于航空攝影測量技術，表現為經濟、高效、安全、時效、多能。與常規礦山測量方法相比，具有數據點密集、精度高、速度快成本低、安全系數高、管理方便的特點。無人機航測可以完成多種任務并生成相應的可交付成果，可應用于地形測量、等高線圖、體積計算、災害分析等。

2.1EBEE技術參數

2.2EBEE無人機操作流程

一個典型的測圖分為下面三個主要階段：

（1）規劃并模擬一航行：每次測圖前需要仔細規劃，不管是在下面積區域內的快速航行還是復雜地形的多級飛行。使用規劃任務，以快速生成一個航行規劃，并使用內置的模擬器測試該航行規劃。

（2）執行一次航行：完成航行規劃后，就可進行eBee航行。

（3）處理圖像數據：最后一個步驟是將所拍攝的圖像轉化為精確的、空間參照式的圖像或3D地形模型。

2.3處理軟件

可通過eMotion 2集成軟件包連接eBee。無論是在辦公室還是在野外，都可通過操作簡便的界面直觀的規劃測圖航行路線。eBee開始飛行后，可通過eMotion 2中的無線連接跟蹤飛行位置，檢測測圖航行的進展，并發送指令。

測圖航行完成后，就可使用Postflight Terra 3D-EB軟件對所拍攝的圖像進行全自動處理。Postflight Terra 3D-EB是一款功能齊全的圖像處理軟件：只需點擊鼠標就可生成高質量、空間參照式的2D和3D圖像和數字高程模型（DEM）。即使在野外，Postflight Terra 3D-EB軟件也可分析所拍攝的圖像，并生成簡單易懂的報告。還能通過Postflight Terra 3D-EB軟件進行編輯、控制最終測圖文件的質量，以及進行簡單的測量。

2.4技術優勢

無人機攝影測量手段在如今是一種新型的數據獲取方式，目前在礦區測繪、災害應急響應、資產調查等方面應用較廣。相比于傳統測量手段，它有著數據快速獲取、成本低、便于攜帶和容易轉場等優點。

（1）操作簡單。可直接手動操作起飛，無需任何發射架和跑道，并且在整個飛行過程中全自動操作。通過簡單的拖放操作，可指定所要飛行的區域，并規劃飛行路線。

（2）數據自動生成。Postflight Terra 3D-EB軟件，在野外，可使用該軟件快速創建質量檢測報告。系統自動生成質量報告和圖像，可盡快了解所拍攝圖像的質量。除了質量報告和低精度圖像馬賽克功能外，Postflight Terra 3D-EB還能生成空間參照式的、高精度的2D馬賽克圖像、3D點云、三角模型和DEMs，還可將數據圖像導入至大眾的攝影測量軟件，如：Bingo，Orima或Inpho中。

3　結語

目前來看，現代工程測量技術正向內外一體化、數據獲取處理自動化、系統智能化和測量結果數字化、管理可視化方向發展，而這些發展趨勢都是以不斷提高測量效率和測量數據精準度為最終目標的。先進的測繪技術在礦山中的應用，不僅可提高礦山測量工作的便捷程度，也提高了礦山測量工作精度和效率。因此，輔助小型無人機測量是未來露天礦山復雜地段測量發展的主要趨勢！

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P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-121-2

覃祥敏（1980～），男，2007年畢業于廣西大學釆礦工程專業，研究生，工程師，研究方向釆礦工程。