無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中的應用研究

王廣

（廣東省地質局第一地質大隊，廣東 珠海 519000）

一般的地形復雜區域難以詳細勘察礦產資源，為保證能夠最大限度地利用礦產資源，使用無人機對該類區域進行礦產資源勘查，因此對無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中的應用進行研究。首先需要分析無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中的優勢，明確無人機測繪技術的重要性。然后對無人機測繪技術進行研究，了解無人機測繪技術的工作流程，制定合理的操作要點和注意事項。最后對無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中的應用方法進行研究。在測繪工程中使用無人機，能夠極大地增強勘查工作的靈活性和快速反應能力，不但無需大量人員進入勘察區域，有效地降低了成本，而且測量精度也非常高。因此無人機測繪技術正逐步對航空和航天遙感系統的漏洞進行補充，在小范圍精密遙感領域發揮了重要的作用。而且使用無人機測繪技術，在獲取復雜地形區的空間數據以及提高遙感的精度和效率方面具備相當重要的作用。在本文的研究中，首先需要明確無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中的優勢，分析無人機遙感系統的優點。然后具體對無人機測繪技術進行研究，設計無人機測繪技術在礦產資源勘查中操作流程規范，制定一個詳細的操作步驟。最后，對開采前與竣工后的無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中的應用進行分析[1]。

1 無人機測繪技術在礦產資源勘查中的重要性分析

由于我國工業的日益發展，對于礦產資源的需求正在與日俱增，這也使得我國的礦產資源越來越少，越來越珍貴，對于礦產資源的開采與管理也越來越重視。礦產資源勘查工作本就十分復雜，傳統的人工勘查技術缺陷十分明顯，不僅耗費人力，準確度也不高，在復雜的地形區內無法施展。而在無人機測繪技術被應用在礦產資源勘查工作之后，對礦山的遙感調查與監測就變得十分簡單。無人機測繪技術既可以完美地實現空中監視，精確地對地形復雜地區進行礦產資源的勘查，也能夠在無需抵達目標區的前提下就實現對于礦山開發的監管，打擊違規開采活動。無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中的優勢十分明顯，具體如下文所述。

第一，由于無人機遙感系統體積小、質量輕，因此無人機測繪技術在復雜地形區礦產資源勘查中具備極大的機動靈活性。大多數的無人機遙感系統都能輕易避開云雨、霧靄的干擾，既能夠嚴格執行工作任務，也能夠在特殊地形下不受限制地根據指令進行探查工作。在低空遙感領域，無人機遙感系統具備其他人工或機械設備所不具備的優勢。且在情況緊急的時刻，無人機遙感系統也比傳統的勘查技術更加便利，無需召集人手，只要后方操控人員坐在指揮中心，就能夠操縱無人機隨時待命，靈活行動，在礦區內發揮自身的優勢進行礦產資源的勘察[2]。第二，相較于航空和航天遙感系統，無人機遙感系統由于飛行高度較低，因此所拍攝的鏡頭影像十分清晰，不會出現航空和航天遙感的圖像難以辨別的問題。而且大多數無人機遙感系統都會發揮優勢，盡可能地裝載分辨率更高的攝像頭，以便能夠及時將影像數據清晰地傳遞回來，使復雜地形區內的地圖影像一目了然。第三，無人機遙感系統通常都會配備精密度極高的飛行控制系統，并附帶自動化操控程序，使無人機無須時刻被工作人員操縱就能夠跟隨預定的程序自己工作。無人機通常會按照工作前預設的程序，自行在飛行范圍內勘察測量，并將所觀測到的影像數據以傳感器的方式傳遞回指揮中心，使工作人員無需親臨現場就能夠更清晰地了解地形復雜地區的礦產資源情況。

2 無人機測繪技術研究

無人機測繪技術在礦產資源勘查中的主要操作流程如下圖所示。

圖1 無人機測繪技術在礦產資源勘查中操作流程

如上圖所述，在使用無人機測繪技術進行礦產資源勘查的過程中，需要首先收集整理勘察區域的地理信息資料，詳細分析任務目標，以確定礦產資源勘查的所需工具和平臺[3]。然后根據這些以確定的地質氣象資料，計算推斷出適合無人機運行的日期，并根據以往礦產資源勘查工作的相關資料，進行綜合的評價與分析。

第二步需要選擇合適的起飛場所。無人機的飛行平臺應選擇安全、無人、空曠的地方，以最大程度地保證無人機操控人員以及工作人員的安全，以及無人機本身能夠順利起飛和落地。減少無人機出現事故的幾率。

第三步需要設計一個合理的勘察方案。無人機內部沒有駕駛員或者外部操縱人員，因此在無人機內部必須設置一個優秀的飛行程序，以確定無人機的飛行路線、減少無人機飛行時間。充分考慮飛行效率低的問題，使飛行路線能夠全方位地覆蓋整個地形復雜區域，并能夠拍攝到足夠的遙感測繪數據。在這中間需要計算好飛行高度并選擇適當的分辨率，然后計算影像數據與基準面的重疊度，設置最大分辨率。在只考慮徑向畸變差的前提下，可以得到如下多項式。

其中，k1、k2、k3表示徑向畸變差系數；(x,y)一般對應像素坐標；r表示像素點的向徑；(Δx,Δy)表示攝像機畸變差在(x,y)上的改正數。通過以上方程計算單向覆蓋飛行參數，使得攝像機能夠完美地拍攝下地面的影像數據。

第四步需要設置一個完善的飛行控制系統，在無人機起飛和落地前都需要進行充分的檢查，確定空速、風速、轉速、風門、供電系統的良好運轉，確定GPS定位系統安全運行，檢查飛行操控遙控器能夠確實的操控無人機，最后檢查鏡頭的曝光率，保證攝像機能夠正常拍攝圖像。

第五步需要檢查拍攝好的影像資料的完整性，保證每一幅影像都拍攝清晰。最后將拍攝好的影像上傳數據庫，進行統計整理，并得到礦產資源勘查的結果分析。

3 無人機測繪技術在礦產資源勘查中的應用研究

3.1 開采前無人機測繪技術應用研究

無人機測繪技術在礦產資源的前期的勘察與開采規劃中就具備著重要的作用。在礦山礦產資源勘查的過程中，通過聯合CAD繪圖功能，將勘測到的礦山周邊景物和地理信息全部錄入到計算機中，再進行綜合整理，形成一個完整的勘查量繪流程，并根據測量攝影得到的數據勾畫出復雜地形區的三維景圖。比起二維的礦產資源地圖，三維遠景圖更加直觀，能夠使礦產開采方更好地確定礦產開采時的施工方案。對比各種施工方案對于當地水文地質環境的影響，最終確定對環境影響最小、消耗最少的施工方案。無人機測繪技術所能收集到的高精度的影像資料，還能夠極大地優化礦山區域的地質特征，提升其與周邊城市建設的適應性，增加其真實性。

無人機測繪技術還能夠準確地推算出礦山區域各個基準面的采光和日照時間，通過對山峰之間日照時長的計算，量化模擬山與山之間距離的指標規劃，并適當調整礦山之間的物理間距結構，對計算機內部的三維模型進行指標定量分析和計算。另外，無人機測繪技術還能夠通過將礦山內部視野與外部視野的關系進行輕微調整，尋找傳統礦產資源勘技術查不到的視野盲區，進行可視域的分析。并在三維模型的基礎上對當地礦山勘查區域內山峰高度及超出城市限高的礦山群落進行調整，進行城市天際線分析。這些操作都能夠在施工團隊對礦產資源進行開采時提高開采過程中的質量。

3.2 竣工驗收后無人機測繪技術應用研究

在礦山竣工驗收的過程中，無人機測繪技術能夠幫助施工人員快速且高效地獲得礦山的景象，將圖像傳導進計算機內部通過三維模型直觀地表現出來，可以根據數字攝影測量系統等相關軟件對礦山周邊區域的整體環境進行精確地判斷，對礦山開采的高度、開采位置、礦物的區位分布以及竣工后的地理水文環境進行分析，并以此做出配套的后續規劃。

4 結束語

本文論述了無人機測繪技術在復雜地形區域礦產資源勘查中的重要性，又對無人機測繪技術的操作流程以及技術重點進行了分析，并詳細闡述無人機測繪技術在礦產資源勘查中的應用研究。使用了無人機測繪技術能夠極大地促進我國礦產資源勘查工作的精確度，提高礦產資源勘查的作用對我國礦產開采具有重要的意義，并在一定程度上推動了我國的工業發展。