礦山儲量動態(tài)監(jiān)測中無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用研究

唐 劍

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0二隊(duì)，湖南 長沙 410000）

在我國，礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，人們對礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)和利用，對于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。國家對資源進(jìn)行有效開發(fā)和管理，逐漸成為礦產(chǎn)相關(guān)部門的重要職責(zé)。無人機(jī)攝影測量技術(shù)，能夠靈活便捷的對礦山儲量動態(tài)變化情況進(jìn)行監(jiān)測，因此該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于礦山檢測中。無人機(jī)攝影測量技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確的找到礦區(qū)儲量變化情況，這就為相關(guān)部門對礦藏的開采提供有利依據(jù)，還能夠在一定程度上避免礦產(chǎn)資源被浪費(fèi)。

1 無人機(jī)攝影測量技術(shù)的項(xiàng)目意義

大部分礦山所在位置均向度偏僻，礦山所處地區(qū)的地形向度復(fù)雜，自然條件也相對惡劣。針對采礦工作，如果使用傳統(tǒng)的監(jiān)測方式，難以獲取預(yù)期效果，同時還會花費(fèi)較多的人力物力、財(cái)力等。對無人機(jī)攝影測量技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠直接在空中對礦山進(jìn)行監(jiān)測，從而可以最大程度的降低抵地形復(fù)雜程度對監(jiān)測所帶來的影響，同時還能夠進(jìn)一步減少監(jiān)測難度。此外，無人機(jī)所飛行的航高，通常在1000m以內(nèi)，在無人機(jī)上還攜帶者高分辨率的數(shù)碼相機(jī)，通過該數(shù)碼相機(jī)，可以形成不同形式的圖像[1]。對無人機(jī)進(jìn)行使用，對于起落場地要求不高。只要當(dāng)時天氣情況良好，便可以對想要了解的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集。和其他數(shù)據(jù)采集方式進(jìn)行對比，采用無人機(jī)攝影技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，具有較高性價比，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，適合對其進(jìn)行廣泛推廣。

2 礦山儲量動態(tài)監(jiān)測中無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

2.1 無人機(jī)數(shù)據(jù)的獲取和處理

（1）航攝方案。采用無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取過程種，使用的是較差航線的航拍，借助相機(jī)進(jìn)行拍攝，其原片保持在航帶內(nèi)具有80%的重疊。不同航帶之間，存在60%的重疊，其中可以獲取真彩色的像片，分辨率為0.06[2]。

（2）控制測量。在開展具體測量過程中，所控制地點(diǎn)的直徑為1m，相應(yīng)測量區(qū)域的中間位置和四周，可以設(shè)置5個控制地點(diǎn)，通過這種方式能夠降低具體的測量難度。

（3）空三加密。采用光束法，可以才空中實(shí)現(xiàn)三角測量，此后借助外業(yè)進(jìn)行對結(jié)果進(jìn)行有效控制，然后再借助內(nèi)業(yè)針對定向點(diǎn)中的高程值、平面坐標(biāo)做出進(jìn)一步解算。

（4）生成DEM和DOM。人們使用空三加密方式，結(jié)合空三加密的成果，形成一種三維形式對點(diǎn)云文件，此后結(jié)合點(diǎn)云文件所形成的攝區(qū)位1:1000的DEM。此后使用外方位元素和DEM，對相應(yīng)數(shù)字實(shí)施微分的糾正，從而獲得DOM。

2.2 無人機(jī)數(shù)據(jù)礦山動用儲量監(jiān)測

（1）礦坑底面確定。人們對礦坑底進(jìn)行開采之前，礦坑的原始狀態(tài)屬于一種自然地貌，可以將這些礦坑當(dāng)成是一些相似的平面[3]。在對這些平面進(jìn)行具體的計(jì)算時，架設(shè)在兩個礦坑的上面，存在礦坑邊緣測量的高程點(diǎn)均值。

（2）確定礦坑底面。對無人機(jī)進(jìn)行應(yīng)用過程中，利用其生成的DEM，針對礦產(chǎn)監(jiān)測的下底面進(jìn)行確定。此后應(yīng)用儲量進(jìn)行計(jì)算，用戶可以應(yīng)用ArGIS Desktop柵格代數(shù)運(yùn)算器進(jìn)行計(jì)算，利用上底面減去下底面，進(jìn)而獲得有效差值。針對差直面中的不同參數(shù)，做出相應(yīng)統(tǒng)計(jì)[4]。

2.3 地質(zhì)測量

先采用資源評估方式，其公式為Q=S×H，該公式中，Q代表的是資源儲量，其單位為立方米。S指的是采坑面積，單位為平方米。H是平均采深，單位為米。其次是對資源儲量估算參數(shù)進(jìn)行明確，其中采坑的具體面積是借助1:1000的資源儲量對圖中獲得的內(nèi)容進(jìn)行評估。而平均采深則是借助不同測量點(diǎn)的采坑頂和底之間的差值。

圖1 無人機(jī)攝影技術(shù)拍攝圖分析

3 無人機(jī)攝影測量技術(shù)礦山儲量動態(tài)測量可行性

（1）精度分析。對傳統(tǒng)測量方式進(jìn)行具體應(yīng)有過程中，確定的是真值，而偏差值所使用的是傳統(tǒng)測量結(jié)果，是將無人機(jī)攝影測量結(jié)果減去后獲得的。以某礦場A和B為例，對無人機(jī)攝影測量技術(shù)應(yīng)用可行性進(jìn)行測定，兩個礦區(qū)之間檢測相對誤差在10%以內(nèi)，其中B礦中使用無人機(jī)攝影檢測技術(shù)，所得誤差在1%以下，同時還看到A區(qū)的礦坑中存在校對堆積，對比傳統(tǒng)測量方式和無人機(jī)測量方式，得出無人機(jī)測量結(jié)果更加精確。

（2）效率統(tǒng)計(jì)。對無人機(jī)進(jìn)行使用，具體測量過程中，需布置5個像素點(diǎn)，然后對高分辨率的相機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，一共拍攝200多張?jiān)颊掌瑫r還制定了相應(yīng)的DOM和DEM，使用時間為16個小時。對傳統(tǒng)測量方式進(jìn)行應(yīng)用，所需測定時間為42小時[5]。由此可見，對無人機(jī)攝影測量方式進(jìn)行應(yīng)用，應(yīng)用效率高于傳統(tǒng)礦山測量方式。具體檢測過程中，能夠有效減少測量難度，從而減少地形對其的影響。

（3）案例分析。以某礦山為例，其使用一架小型固定翼無人機(jī)——SenseFly，該無人機(jī)的測量范圍為450公頃，面積較廣，相當(dāng)于750個足球場的面積。該無人機(jī)在4h內(nèi)，便可以對這片區(qū)域完成測量。測量結(jié)果為“正射影像圖”其中有較為豐富的礦場庫存、裸露表面采石場的相關(guān)信息。該礦山出產(chǎn)有九種不同類型的礦石，但是沒有分開儲存空間。采用無人機(jī)攝像，生成一定的三維模型，從而對庫存進(jìn)行區(qū)分，最終保障能夠模擬出正確種類的工廠三維模型。

4 結(jié)語

在礦山動態(tài)監(jiān)測中，使用無人機(jī)攝影技術(shù)，能夠比較精確的了解礦山的整體實(shí)施情況，針對礦山綜合使用區(qū)域和相應(yīng)的地理空間分布情況均能有實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確評估，直觀了解到礦山儲量動態(tài)變化情況。對無人機(jī)攝影檢測技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，在礦山儲量動態(tài)變化存在較高的可行性。同時，無人機(jī)所獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過空三加密之后，使用較少控制點(diǎn)之后，能夠獲取相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。