無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在礦區(qū)測(cè)繪中的應(yīng)用

劉 威，裴 志，張 雷

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，河北 保定 071000）

礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，提高了人們的生活質(zhì)量，隨著對(duì)礦產(chǎn)資源需求的增加，對(duì)礦山的開采深度和需求量也隨之加大，礦山開才有了一定的難度。礦山開采屬于地下性工作，危險(xiǎn)系數(shù)高，并且對(duì)環(huán)境破壞大，所以在礦山開采中，對(duì)礦區(qū)測(cè)繪非常重要。傳統(tǒng)的礦區(qū)測(cè)繪方法在進(jìn)行礦區(qū)測(cè)繪時(shí)，測(cè)繪精準(zhǔn)度不夠高，對(duì)于礦區(qū)的情況不能很好的進(jìn)行了解，以至于提高了礦區(qū)開采的難度，浪費(fèi)了礦產(chǎn)資源。基于目前存在的問(wèn)題，提出基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的礦區(qū)測(cè)繪方法設(shè)計(jì)，以提高礦區(qū)測(cè)繪的精準(zhǔn)度，提高安全指數(shù)，降低礦區(qū)的破壞程度。

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是利用無(wú)人駕駛飛機(jī)，通過(guò)遙感傳感器、GPS定位系統(tǒng)[1]等對(duì)國(guó)土資源、礦區(qū)情況等資源快速獲取的關(guān)鍵技術(shù)，具有極強(qiáng)的勘測(cè)能力，并且勘測(cè)時(shí)間短，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到礦區(qū)測(cè)繪中能夠測(cè)出礦區(qū)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，能夠保護(hù)礦山工作人員的安全，保護(hù)礦山環(huán)境，利于礦區(qū)開發(fā)。利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行測(cè)繪，能夠提高礦區(qū)測(cè)繪的精準(zhǔn)度，方便工作人員作業(yè)，通過(guò)礦山數(shù)據(jù)采集、繪制礦山地形圖和比例尺轉(zhuǎn)換[2]，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)測(cè)繪，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比證明了該方法設(shè)計(jì)的有效性，提高了礦山測(cè)繪的精準(zhǔn)度，具體設(shè)計(jì)如下所示。

1 基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的礦區(qū)測(cè)繪方法設(shè)計(jì)

（1）礦山數(shù)據(jù)采集。基于礦區(qū)數(shù)據(jù)采集數(shù)量多、難度大的特點(diǎn)，提出PIP技術(shù)，進(jìn)行礦山數(shù)據(jù)采集。礦區(qū)地面無(wú)需設(shè)置攝像控制點(diǎn)，以無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)為基礎(chǔ)，在地面建立GPS定位基準(zhǔn)站，設(shè)置為無(wú)人機(jī)與GPS共同采集數(shù)據(jù)，保證礦山數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取。采用PIP技術(shù)進(jìn)行礦山數(shù)據(jù)采集時(shí)，要注意以區(qū)域大地水準(zhǔn)模型為基礎(chǔ)[3]，以提高數(shù)據(jù)獲取的精度。在使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，將無(wú)人機(jī)飛行距離與基準(zhǔn)站距離控制在小于6km內(nèi)，保證數(shù)據(jù)獲取精度以及通訊正常。PIP技術(shù)利用同步觀測(cè)的基準(zhǔn)站接收機(jī)和多臺(tái)流動(dòng)接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星的載波相位進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)利用GPS處理軟件進(jìn)行線性組合，形成虛擬的觀測(cè)值，在進(jìn)行組合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共線方程干擾，對(duì)虛擬觀測(cè)值造成影響，使用方位元素，確定干擾因素，在一般情況下只考慮正向畸變差，公式表示如下：

公式中，RC代表干擾因子，Δx代表干擾因子改正的函數(shù)，mi代表虛擬觀測(cè)值的正向系數(shù)，此次計(jì)算不做定向分析。

在去除虛擬觀測(cè)值的干擾因素后，將接收到的礦山坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換到流動(dòng)站的地方坐標(biāo)中，工作人員根據(jù)礦山情況控制航線飛行范圍并上傳至飛行系統(tǒng)，將采集到的數(shù)據(jù)影像實(shí)時(shí)下載到地面的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。通過(guò)礦山數(shù)據(jù)采集，為繪制礦山地形圖提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以此提高礦區(qū)測(cè)繪的精準(zhǔn)度。

（2）繪制礦山地形圖。在礦區(qū)測(cè)繪中，需要對(duì)礦區(qū)的土場(chǎng)圖、礦山地形圖進(jìn)行繪制，通過(guò)上一步數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)資源[4]、圖片影像、地形信息等，對(duì)礦山的整個(gè)地貌進(jìn)行繪制，按照實(shí)際要求繪制礦山測(cè)繪的其他圖形，引入數(shù)字化繪圖技術(shù)，提高礦山地形圖繪制的精準(zhǔn)度。在進(jìn)行繪制時(shí)，將采集的數(shù)據(jù)錄入到計(jì)算機(jī)中，并進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和處理，處理公式為：

公式中，ID代表礦區(qū)的地理位置坐標(biāo)參數(shù)，代表礦區(qū)地形繪制的不穩(wěn)定因子，Y2代表礦區(qū)圖片影像信息，此次計(jì)算不做定向分析。

在數(shù)據(jù)處理完成后，進(jìn)行礦區(qū)地形繪制，繪制時(shí)，需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，公式為：

公式中，Qn代表礦山地形繪制數(shù)據(jù)，Wt代表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換因子[5]，Re代表礦區(qū)地貌數(shù)據(jù)，此次計(jì)算不做定向分析。

通過(guò)上述公式完成數(shù)據(jù)錄入，以此得到礦山地形圖，數(shù)字化繪圖技術(shù)能夠自動(dòng)生成布置生成點(diǎn)位，生成相應(yīng)的礦區(qū)地形圖，在礦山數(shù)據(jù)采集和繪制礦區(qū)地形圖的基礎(chǔ)上，并利用相應(yīng)比例尺，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)的測(cè)繪。數(shù)字化繪圖技術(shù)繪制的礦區(qū)地形圖，具有大量的數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供數(shù)據(jù)依據(jù)，以此提高礦區(qū)測(cè)繪的精度。

2 實(shí)驗(yàn)對(duì)比

圖1 實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖

為證明本文設(shè)計(jì)測(cè)繪方法的有效性，將其與傳統(tǒng)測(cè)繪方法進(jìn)行對(duì)比，采取某地礦山，使用兩種方法進(jìn)行礦區(qū)測(cè)繪，主要對(duì)比兩種方法的精準(zhǔn)度，實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如下。

通過(guò)分析圖1可知，傳統(tǒng)技術(shù)在進(jìn)行礦區(qū)測(cè)繪時(shí)，測(cè)定地物點(diǎn)的方向誤差、距離誤差、刺點(diǎn)誤差等都對(duì)礦區(qū)的位置造成影響，因此精準(zhǔn)度較低，而本文設(shè)計(jì)的礦區(qū)測(cè)繪方法，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)布置生成點(diǎn)位，具有較高的精準(zhǔn)性，能夠?yàn)榈V區(qū)工作人員提供詳細(xì)的信息，保障礦區(qū)開采工作的順利進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

礦山的開采帶動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通過(guò)分析了解到，礦山測(cè)繪在礦山開采中占有重要位置，針對(duì)傳統(tǒng)礦山測(cè)繪技術(shù)精準(zhǔn)度低的情況，提出基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的礦區(qū)測(cè)繪方法設(shè)計(jì)。通過(guò)該測(cè)繪方法能夠有效探測(cè)到礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并能得到詳細(xì)的礦山數(shù)據(jù)，為礦山建設(shè)提供了有力依據(jù)，并且很大程度上能夠保障工作人員的安全，保護(hù)礦山環(huán)境，希望通過(guò)本文設(shè)計(jì)，能夠?yàn)榈V山測(cè)繪提供幫助。