無人機(jī)遙感技術(shù)在現(xiàn)代礦山測量中的探討

周 海

（福建省閩西地質(zhì)大隊，福建 廈門 361000）

無人機(jī)遙感技術(shù)是在充分吸收各行業(yè)的最前沿最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出具備智能化、自動化和現(xiàn)代化的技術(shù)。無人機(jī)遙感技術(shù)用途廣泛，它不單應(yīng)用在大眾娛樂、物資運(yùn)輸?shù)确矫妫€在礦山測量中發(fā)揮著重要作用。

現(xiàn)代礦山測量技術(shù)是現(xiàn)代化測繪技術(shù)體系的重要組成部分，它具有測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高、時效性強(qiáng)、測繪效率高以及經(jīng)濟(jì)適用性佳的特點(diǎn)，而無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代礦山測量中，它可以通過發(fā)揮無人機(jī)的三維傾斜攝影技術(shù)的功能，保證測繪人員可以通過傾斜、垂直等多個方式來獲取測量物的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合其它技術(shù)再形成三維地理信息模型，以此來立體地、全方位地監(jiān)測礦山的地標(biāo)物，根據(jù)礦區(qū)的地形地貌特點(diǎn)，來實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測、測量驗收，以及排土場尾礦、采場的狀況等。為礦區(qū)的施工和建設(shè)提供最精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

1 無人機(jī)遙感技術(shù)的基本情況

無人機(jī)也就是常說的無人駕駛機(jī)，其英語全稱為unmanned aerial vehicle，簡稱UAV。它通過發(fā)揮無線電遙控設(shè)備的作用，利用已經(jīng)事前設(shè)置好的程序控制裝置來實現(xiàn)無人機(jī)的人為操控。或者利用半自主操控或由車載計算機(jī)來操縱無人機(jī)的飛行，無人機(jī)具有造價低、靈活方便的特點(diǎn)，從系統(tǒng)框架的角度來看，無人機(jī)測量系統(tǒng)由多個內(nèi)容設(shè)備構(gòu)成，分別有地面控制系統(tǒng)、攝影傳感器、飛行控制系統(tǒng)以及飛機(jī)平臺，而飛行任務(wù)設(shè)備管理和飛行控制是無人機(jī)測量系統(tǒng)的重要組成部分[1]。正常情況下，操控人員會采用EOS5DMarkⅡ攝影傳感器以及固定翼無人機(jī)。圖A是無人機(jī)測量系統(tǒng)組成圖。

在開展現(xiàn)代礦山測量中，通過發(fā)揮無人機(jī)遙感技術(shù)，可以實現(xiàn)全方位監(jiān)控礦山施工建設(shè)過程，操控人員可以采用傾斜及垂直等方式來獲取遙感影像信息。從而實現(xiàn)對地標(biāo)物及附近區(qū)域情況的全方位監(jiān)控。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)涉及以下幾個方面的流程：

一是開展需求調(diào)研，首先要制定礦山測量的地標(biāo)物區(qū)域，將其區(qū)域進(jìn)行外擴(kuò)后，確定好無人機(jī)攝像區(qū)域，同時設(shè)置好三維模型分辨率和DOM分辨率。

二是開展航線設(shè)定。在設(shè)置好航拍區(qū)域后，然后開展現(xiàn)場勘探，收集測量區(qū)域的氣候、地形、地貌、地質(zhì)等相關(guān)信息，確定好航測方案，將控制軟件導(dǎo)入到無人機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)置好地面分辨率、重疊度、帶寬以及航高等一系列參數(shù)指標(biāo)，在飛行控制系統(tǒng)中設(shè)置好航行路線。

三是開展外業(yè)航拍。根據(jù)無人機(jī)航行情況，將航拍地標(biāo)物以及相關(guān)區(qū)域的坐標(biāo)、方向、速度、高度等基礎(chǔ)信息一一進(jìn)行記錄，然后利用GPS技術(shù)的功能，將影像數(shù)據(jù)以及地理數(shù)據(jù)等信息嵌入其中，然后分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，同時使用額外操控?zé)o人機(jī)補(bǔ)拍的手段，來補(bǔ)充所需的數(shù)據(jù)信息。

四是開展內(nèi)業(yè)處理。利用相關(guān)的技術(shù)軟件，如smart3D、inpho、Arcgis。利用軟件對所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的深加工。構(gòu)建三維立體模型以及制作數(shù)字正射影像[2]。

五是開展成果質(zhì)量測評。針對獲取到的數(shù)據(jù)情況，檢查圖片的拼接拉伸痕跡以及數(shù)據(jù)精度，如果數(shù)據(jù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則證明項目質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 無人機(jī)測量系統(tǒng)組成

2 現(xiàn)代礦山測量應(yīng)用中，無人機(jī)遙感技術(shù)的作用

2.1 實現(xiàn)礦山數(shù)字化建設(shè)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，所需的礦山資源越來越多，保證礦山資源的高效管理，必須要建立數(shù)字化礦山，實現(xiàn)礦山信息的智能化、數(shù)字化和現(xiàn)代化，提高礦山信息管理水平，這是現(xiàn)代礦山管理的目標(biāo)。

要實現(xiàn)這一管理，就必須要保證好礦山測量的質(zhì)量和效率，保證測量成果精準(zhǔn)度。但是如果使用傳統(tǒng)的測繪方法，所獲取的測量數(shù)據(jù)不但數(shù)據(jù)缺乏全面性，而且測量速度和效率也無法滿足現(xiàn)階段礦山發(fā)展的需要。無法實現(xiàn)數(shù)字化礦山建設(shè)的發(fā)展目標(biāo)。而無人機(jī)遙感技術(shù)則能有效解決這一困難。

無人機(jī)可以應(yīng)用于偏僻山區(qū)的測量，它不但測繪效率高、質(zhì)量好，而且還安全可靠，成本不高，提高了礦山信息數(shù)據(jù)采集的可靠性和精準(zhǔn)度和經(jīng)濟(jì)性[3]。

2.2 有效監(jiān)測礦山恢復(fù)以及治理情況

隨著我國對綠色經(jīng)濟(jì)的越來越重視，特別是習(xí)近平總書記十九大報告中提出的：堅持人與自然和諧共生。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策。因此，要響應(yīng)生態(tài)綠色環(huán)保的發(fā)展理念，積極發(fā)展綠色礦山，保證礦區(qū)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，是現(xiàn)代礦山建設(shè)的發(fā)展趨勢。在這一時代背景下，要強(qiáng)化礦山環(huán)境管理，恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)礦山生態(tài)的綠色發(fā)展。以往由于受限于技術(shù)手段，無法針對礦山的生態(tài)環(huán)境問題開展有效的恢復(fù)工作。不過礦山管理者通過引入無人機(jī)遙感技術(shù)，利用無人機(jī)平臺的搭載功能，可將多種傳感器搭載在無人機(jī)上，從而收集礦山的多光譜、真彩色以及雷達(dá)等一系統(tǒng)遙感信息。然后將數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)，經(jīng)過相關(guān)軟件的進(jìn)一步處理后，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量和定性分析，從而得出礦山的準(zhǔn)確實現(xiàn)數(shù)據(jù)，從而得到現(xiàn)時礦山環(huán)境恢復(fù)進(jìn)度以及治理效果等情況，方便管理者進(jìn)一步評估礦山綠色建設(shè)效果。

2.3 通過有效的監(jiān)測，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的高效利用和保護(hù)

由于礦山資源的特殊性，它具有不可再生性，這種特性決定了礦山資源只會越來越稀缺，而社會的需求量卻越來越大，因此，必須要加強(qiáng)礦山資源的綜合開發(fā)和管理。提高礦山資源的綜合利用率，用管理來實現(xiàn)礦山資源的高效利用和有效保護(hù)。

以往由于我國科學(xué)技術(shù)的限制，造成礦區(qū)開采技術(shù)落后，再加上先進(jìn)的技術(shù)被發(fā)達(dá)國家所壟斷，導(dǎo)致我國開采技術(shù)也難以在短期內(nèi)發(fā)展起來，所以在開采礦山資源過程中，造成開采方法不科學(xué)、不規(guī)范以及盲目開采等一系列問題，導(dǎo)致大量礦山資源被浪費(fèi)，并且，受經(jīng)濟(jì)利益的刺激，還存在大量的企業(yè)在無開采資質(zhì)的情況下開采礦山資源。擾亂我國礦產(chǎn)行業(yè)的正常秩序。

基于這種背景下，我國礦產(chǎn)行業(yè)引入無人機(jī)遙感技術(shù)等新型技術(shù)，利用無人機(jī)遙感技術(shù)來監(jiān)控各地區(qū)礦山資源的開采情況，對亂挖、亂采礦山資源的企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，利用監(jiān)測的情況作為證據(jù)，對違法違規(guī)亂開采礦山資源的不法分子進(jìn)行嚴(yán)懲。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)發(fā)展進(jìn)步，對各類礦山資源的需求量越來越大，在這種背景下，必須要通過加強(qiáng)礦山管理水平，提高現(xiàn)代礦山測量技術(shù)水平，提高礦山資源的綜合開采利用率，保證我國礦山資源的綠色可持續(xù)發(fā)展。而無人機(jī)遙感技術(shù)能保證現(xiàn)代礦山測量的精準(zhǔn)度和時效性，為實現(xiàn)礦山資源的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展提供科學(xué)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和管理依據(jù)，因此，必須要加強(qiáng)推廣無人機(jī)遙感技術(shù)在現(xiàn)代礦山測量中的廣泛應(yīng)用。