無人機航測在礦山測繪中的實際應用

聶紅權

摘要：隨著社會快速發展，人類對新能源探索的速度加快。尤其是礦產資源在工業生產中占據著重要地位。無人機航拍技術的出現使得礦山測繪工作更加精細。測繪報告為礦山開采方案提供系統的理論依據，下面圍繞無人機航測展開討論，主要介紹其重要性、關鍵點，并結合具體的測繪案例闡述其實際運用。

關鍵詞：無人機航測；礦山測繪；運用

飛速發展的信息技術是無人機航測的技術支撐，將各類信息技術有效結合起來，從而實現對礦山的測繪。測繪工作是一項精細作業，需要工作人員具備較高的專業化水準，再加上精準的探測設備，就能完成對整個礦山的測繪。航測技術的使用使得煤礦開采效率大大提升，煤礦企業的經濟效益最大化，目前對航測技術的研究還在不斷進行當中。

一、必要性概述

無人機在礦山開采中應用的必要性表現在以下幾個方面：自動化、智能化程度高，降低測繪人員的工作難度，測繪人員的工作效率有很大提升；徹底改善傳統測繪的弊端，測繪速度變快，測繪精度遠超傳統的人工測繪；人類無法涉足的區域，無人機可以輕松進入，并對勘測區域的全景進行拍攝；將地質、水文等信息通過通信系統向計算機控制終端實時傳輸。該項技術的使用是礦山開采行業的重大變革，航拍測繪的實現，提升測繪精度的同時將企業的利益最大化，因此在礦山開采中使用該項技術是非常有必要的[1]。

二、對該項技術關鍵點的探析

隨著經濟的發展煤礦資源在社會生產中占據著重要地位。供暖、工廠生產等都需要用到大量的煤炭，為保證煤礦開采的數量和質量，利用航拍技術輔助礦山測繪是很有必要的。在航測過程中的關鍵點主要表現在以下幾方面：前期資料搜集的全面程度逐漸提升。資料搜集的完整度直接關系到后期測繪工作是否能夠順利進行。前期采集的內容主要包括周邊環境、該地區氣候等。資料越詳細測繪人員的后期工作就越順利；航測的目的是獲取完整、全面的礦山地形。為取得較好的拍攝效果，通常采用低空飛行的方式進行拍攝。技術人員只需通過遙控裝置就能完成航測過程，適應大氣污染嚴重、地勢結構復雜的山體拍攝，測繪人員的健康得到充分保證。

無人機還能對開采工作實時跟進，施工者通過顯示屏可以隨時查看開采進度，并對工作面進行采樣分析，根據檢測結果可對開采方案進行調整，保證礦山開采處于最佳的工作狀態。實時探測減少施工過程的盲目性，一定程度上保證預定的煤礦開采量；若想更好地完成航測作業，需要嚴格按照航測的步驟進行各項工作。作業流程主要包括區域劃定、現場探測、數據匯總、后期處理等步驟，主要的流程分別是：劃定航拍區域、現場勘測、設定航線規劃、數據匯總、后期處理。

航測具有較強的專業性，在進行測繪工作時需要對無人機的運行原理、各個按鈕的控制動作進行詳細了解，才能在后期工作中熟練應用無人機輔助測繪。定位技術是航測的核心技術，利用該技術進行航測時需要以下部分共同完成工作：無人操作系統；高精度的傳感器；導航系統；數據接收和處理系統。目前無人機航測已經取得很大的進步，測量精度提升，各項數據可以實時更新，將傳統數據傳輸的滯后性徹底改善[2]。此外無人機制造原材料已在市場上普及，具有較低的生產成本。

三、三角測量

三角測量是航測時用到的主要技術，也是測繪中比較重要的環節.該項技術的使用需要注意以下幾點：利用遙感測圖設備，設置好需要測繪地點的坐標，并將焦距調整在最清晰的程度。將數據記錄儀打開，記錄航測過程中的動態數據；拍攝圖片的相機不具有精確的測量功能，因此得到的照片邊緣可能出現變形，此變形被稱為畸變差。影響校正采用的是VzLowCor校正儀。對圖像的邊緣進行修正，得到更將準確的拍攝圖片；無人機中的定位導向系統，在校正儀的輔助下，對原來的航線重新規劃。無人機在圖像校正和其它參數的幫助下，航線回到正確的軌道，主偏移量被校正。此過程被稱為構建高程文件，文件的數據越完善，無人機航線就越準確，最終得到的數據就更加精確；三角測繪將測量區域分割成很多三角地帶，無人機將每個三角區域的地形進行拍攝，最后需要將這些三角區域進行合并。接邊是合并過程中最重要的環節，使用的是PAT-B平差軟件，將影像經過空三加密處理，打印出最終的工程文件圖。然后通過三維建模，將平面圖像轉化成立體圖形，通過對礦山立體模型的分析，測繪人員就能清晰地繪制出礦山地形[3]。

四、實際航測案例

（一）確定航線

某測繪地區的面積大致為九平方千米，該處地形是盆地，四周是群山環繞，但山體不高。測繪區域的地形中間高兩邊低，最高的山體約1200米左右，最低山體高度在900米。海拔差距不大，且此處的植被豐富，有少量的人類居住，距離交通干線的距離較近，總區域的長寬比例為1：1，是一塊較為規則的正方形區域。設計人員綜合考慮該地區各方面的因素，最終確定八條線路，航測時需要八臺無人機同時沿著規劃好的線路行進。航線的重疊度控制在60%以下，并在航線中設置重要的曝光點，每條航線的曝光點在15處左右。

（二）地面操作

地面上需要設計信息接收終端，并派遣外業人員尋找合適的地區，建立臨時測繪基地。在整個測繪區域以坐標系的方式全面掌控，在平面坐標的基礎上，加上空間向量，測繪區域在三維坐標的監控下，航測過程不會出現疏漏。然后利用定位系統和通信系統，實現對測繪點的精準定位，在通信系統的幫助下向接收終端實時反饋航測情況。

（三）分析結果

測繪過程使用的是目前最先進的三角測量技術，小區域測量完成后，利用PAT-B軟件對小單元進行邊緣校正和合并。精度校核之后，航測的誤差被控制在合理范圍內。通過結果分析可知：誤差精度在國家標準范圍內，平面誤差受環境的影響稍有降低，高程誤差較小，兩者配合有效提高測繪精度。無人機三角測量取得較好的效果，若拉近與地面的距離，可以提升平面精度。再加上空三加密技術，圖像的分辨率有較大提升。

五、結束語

礦山測繪的精準程度直接決定著后期開采工作的順利程度，可見測繪在礦產開采中的重要性。無人機航測的出現大大提升了礦山測繪的精度。本文通過對航測技術關鍵點的分析，再加上具體的測繪案例，將無人機航測進行詳細的介紹。目前航測技術在很多行業都有應用，航測技術也在不斷改進當中，在科技的推動下礦山測繪的精度會進一步提升。

參考文獻：

[1]黃保澤.無人機航測在礦山測繪中的實際應用[J].環球人文地理，2016，（12）：64-64，65.

[2]邵金強.淺述無人機及其技術在地質工作中的應用[J].黑龍江科技信息，2014，（21）：125-126.

[3]薛阿亮.無人機航測技術的應用與實踐[J].陜西煤炭，2013，（6）：70-72.

（作者單位：內蒙古廣納煤業（集團）有限責任公司）