無人機技術在數字礦山中的應用

吉林省地礦測繪院，吉林 長春 130062

當前社會對礦產資源的需求量持續增加，受到以往粗放式管理模式的影響，礦產開發存在一定的資源浪費情況，不利于行業的可持續發展，在此背景下，數字化技術的引入，成為礦產行業發展的必然趨勢，數字礦山的價值和作用日益凸顯。無人機屬于一種先進的測繪技術，在數字礦山中應用無人機能夠充分滿足測繪需求，對實現行業可持續發展具有重要價值。

1 無人機技術概述

無人機屬于一種先進的飛行器技術，無人駕駛是其最顯著的特征，集遙感應用、定位技術、通信技術、遙測技術、傳感器技術以及飛行器技術于一體，具有專用化、智能化以及自動化等優勢，在環境監測、資源開發、土地利用以及城市建設等方面獲得廣泛應用。無人機技術已經在我國各個領域獲得廣泛應用，無人機中搭配遙感系統，可以快速完成對目標物的遙測監控，并且精度和圖像質量較高，利用數碼攝像機等裝備完成記錄和拍攝，將數據同步傳輸給地面終端，進而完成測繪任務。

2 無人機技術主要特點

無人機技術的主要特點如下：（1）數字產品多樣化。無人機作為一種新型技術，其在諸多領域均實現了廣泛應用。例如在城市測繪、建筑施工、低空航拍等領域，無人機技術發揮了關鍵作用。而且隨著其應用領域的不斷延伸，數字產品也逐漸呈現多樣化，包括三維景觀圖、三維地圖、影像地形圖、數字線劃圖、數字正射影像以及數字高程模型等，可以充分滿足使用者的不同需求。（2）成本低廉。無人機技術與傳統的測繪技術相比，運行成本較為低廉，其體型較小，通過低空遙感設備完成各種測繪任務。在整個運營過程中，不需要投入大量的成本，也無須消耗大量人力資源，其低廉的成本有助于無人機技術的全面推廣。（3）維護便捷。無人機體型較小，裝載的設備并不復雜，如果無人機在操控中出現任何問題，操作人員都能夠及時維修，使其快速投入使用，發揮其在測繪中的作用和價值。同時，無人機日常維護也較為便捷，可快速完成調試和維護工作，并不需要操作人員具備較高的專業能力。（4）快速響應。與傳統測繪方式存在差異，無人機主要通過低空飛行的方式完成影像記錄，操作人員在短時間內即可準備好升空工作，空域申請也較為便捷，天氣條件和環境影響對無人機的應用影響較小。同時，無人機速度較快，能夠在規定時間內到達工作區域，并且快速完成相關任務，面對較大的工作量較大時，無人機具有顯著優勢。（5）獲取數據能力強。隨著無人機技術的發展、各種裝備的升級，其獲取數據的能力不斷加強，如多波段、單波段以及全色波段傳感器，可以對監測目標進行多角度、全方位的攝影，保證獲取數據的準確性和即時性。

3 無人機技術在數字礦山中的應用價值

（1）無人機技術的成本低廉。在建設數字礦山中，利用無人機技術可以快速完成數據獲取，豐富及完善礦山數字庫，起到降低礦山建設成本的作用，為企業節約建設資金，有助于企業控制運營成本。

（2）無人機技術獲取數據更加準確，傳統的測繪方式受到地形環境的制約，難以保證數據的準確性和可靠性，而應用無人機技術，能夠克服各種險阻地形，完成數據的快速獲取，保證數據更加準確真實，符合數字礦山的建設要求。

（3）預防礦山災害。礦山在開發生產過程中，伴隨著不同類型的地質災害，如果發生地質災害，將會影響礦山生產安全，而利用無人機技術能夠有效檢測和預報礦山災害，促進企業安全生產，對提升礦山安全管理水平具有積極意義。

4 無人機技術在數字礦山中應用的技術流程

（1）像片測量。無人機技術在具體應用中，像片測量是測圖和內業加密的關鍵依據，其會對成像精度帶來巨大影響，因此，需要對其進行科學操作，嚴格按照既定的操作標準作業。首先，根據地形圖外業攝影測量規范，對各個區域的網布點進行科學布設，保證網布點的合理性以及科學性；其次，選擇控制點是無人機應用的關鍵和核心內容，通常情況下，實地目標地物體積較小，因此要考慮影像的清晰度，便于提升成像精度；最后，在選擇控制點時，要對控制點進行簡單的圖像和文字說明，通過簡練的語言表述控制點與周圍地物的具體關系。

（2）地形圖編輯與數據采集。在測繪礦山的地貌和地物中，主要通過無人機完成立體跟蹤式三維作業，并且以外業采編和調繪為主，可以快速完成數據采集及地形圖編輯。操作人員根據規范格式的要求，對采集地物地貌中的數據進行處理，生成標準格式數據文件，在繪圖軟件中完成數據導入后開使編輯地形圖。

（3）制作正射影像圖。在完成地形圖編輯工作后，要制作正射影像圖，通常情況下，每個像對根據5網格間距自動生成DEM，對影像圖進行分別編輯，根據像片的方位元素，對其進行數字化糾正，保證正射影像圖的精度和質量。同時，還要對正射影像進行色彩平衡、圖廓裁切以及鑲嵌等處理，在完成像圖修飾后，完成正射影像圖制作。

5 無人機技術在數字礦山中應用的數據分析

（1）精度分析。礦區地形主要為山地地形，在平面位置圖精度分析中，要對各種管線、低壓電力線以及通訊線的誤差進行糾正，保證誤差控制在±1.2mm左右。同時，還要對野外控制點的誤差進行糾正，保證在±0.5mm左右。

（2）質量分析。正射影像上的所有數據都要符合規范要求，并且對影像圖進行觀測檢查，保證不存在明顯的地勢起伏。同時，正射影像圖要反差適中、色調一致、色彩均衡，可以充分滿足遙感影像的質量要求。

6 無人機技術在數字礦山中的具體應用

（1）礦山測繪。隨著信息技術在礦產行業的不斷應用，礦山數據庫在礦產資源開發中的重要性和作用性日益凸顯。尤其是基礎數據，能夠為資源開發和企業生產提供導向作用，基礎數據主要包括高程模型、正射影像以及地形數據等。傳統的測繪方式較為煩瑣，測繪周期較長，礦山數據庫不僅無法完成實時更新，還會消耗大量資源。很多金屬礦位于造山帶和板塊結合帶，受到地形環境的影響，無法布控測點，導致數據準確性較低、完整性較差。無人機屬于一種新型技術，其主要以低空攝影的方式完成測繪任務，具有較強的環境適應能力，能夠在各種復雜環境下完成測繪工作。同時，在數據采集方面，其準確性和即時性較高，具有較強的數據獲取能力，能夠在較短的時間內完成數據采集、處理和分析。在數字礦山測繪中應用無人機技術，可以改進當前測繪工作的現狀，具有廣闊的應用前景。

（2）資源監管。隨著我國社會的蓬勃發展，對礦產資源的需求量持續增加，而礦產資源屬于不可再生資源，尤其是金屬資源，更是推動社會發展的稀缺資源。但是當前在礦山開發中，存在一定亂采亂挖、違規開采的現象，很多礦山規模較大，如果依靠傳統的人力監管方式，難以實現高效治理，對礦產資源的有效利用帶來負面影響。無人機技術具有適應能力強、工作周期短以及機動靈活等特點，能夠快速獲取影像資源、分析相關數據，可以對礦山進行全面的監控和管理。尤其在金屬礦山開發中，應用無人機技術能夠快速發展亂采亂挖等行為，對礦產環境開展綜合治理，為管理部門制定各項決策提供可靠、準確的數據。

（3）地形測量。無人機技術能夠對礦山的地形、鞍部和高程點進行有效測量，通常情況下，其測量方式如下：①在繪制礦區道路中，可根據道路等級進行科學分類，先繪制主干道路、后繪制次主干道路，通過鮮明的標識標記道路的貫通情況；②無人機可以對路燈和電力網的分布情況進行繪制，并且根據“從高到低”的順序開展；③繪制礦山建筑物，根據從高到低的順序繪制，能夠準確標識出門墩以及圍墻等附屬結構；④繪制礦區等高線，同樣遵循從高到低的原則繪制等高線；⑤布設高程點，將高程點分布到圖幅中，圖面整潔美觀。

7 結束語

總而言之，隨著我國信息技術和數字技術的發展，其在礦產開采中的應用更加深入，尤其在社會對礦產資源需求量持續增加的大背景下，數字礦山已經成為必然的發展趨勢。無人機具有操控簡單、維護便捷、成本低廉、快速響應以及獲取數據能力強等特點，比傳統的測繪方式具有顯著的優勢。因此，企業要結合自身實際情況，采取科學的措施合理應用，發揮其在數字礦山建設中的價值，推動我國礦產行業的可持續、穩定發展。