無人機測繪在礦山地質環境保護及治理中的應用

王鵬 李世鵬

摘要：無人機的優勢主要體現在可準確、詳細、更加直觀的查看地質的實際情況，通過呈現出的三維視角分析信息，并制定礦山地質環境保護以及管理恢復的策略，進而落實礦山地質環境保護和恢復治理。本文分析了某地區礦山地質環境問題，提出無人機測繪技術在礦山地質環境保護及恢復治理中的應用，具有重要意義。

關鍵詞：無人機;三維模型;礦山地質;環境保護

0 引言

自2009年5月1日起，中華人民共和國國土資源部令第44號《礦山地質環境保護規定》開始施行。采礦權申請人申請采礦許可證時，如果擴大開采規模或改變礦區范圍或采礦方式，應制定礦山地質環境保護及管理恢復方案。我國頒布國土資源令后，我國地質環境管理部門將監督環境，對作業進行定期檢查和相關照片拍攝，進行保管。無人機測繪技術可以得到準確快速的小面積地形信息，不僅可以有效地減少人工干預，可以減少員工的工作量[1]。本文分析了某礦區地質環境保護及治理恢復，主要探討了無人機在利用無人機進行數據采集、數據處理制數據分析、礦山地質環境保護及管理恢復中無人機遙感技術的應用實踐[2]。近年來，國務院及中共中央黨組織依據當前生態文明問題，開始逐步制定相關策略。主要將生態文明工作放在“五位一體”布局中。通過近年來發展和改善，各級政府和社會各界加強了對礦山地質環境保護和治理恢復的關注。將秉承促進生態文明建設、加快礦山地質環境恢復和綜合治理的理念，將礦山地質生態恢復管理工作大力開展到各級地區環境保護工作體系中，通過層層推進和環節扎實推進，使礦山地質環境恢復和綜合治理效果達到預期[3]。

1礦區介紹

礦區多數地帶均分布有鉛鋅礦，礦層深度約2至3米，開采方式主要以露天形式。開采過程需依照地形而定，例如礦層沿山坡分布，因此在進行露天開采時需利用階梯式開采方式。區礦業幾十年以來對地表層的破壞程度較深，例如地表下層、動植物無法生存、水土流失、廢物亂堆等問題。因此需及時治理礦區的環境問題，在進行開采活動時，其對自然的破壞會對人們的生存造成很大的破壞力，為此，國家對礦山地質環境保護和治理恢復提出了新的建議。應用無人機測繪技術的目的主要為了監視和獲取到相關信息，幫助人們統一治理環境。

2無人機遙感技術的相關闡述

2.1技術簡介

無人機遙感技術是指利用先進的無人駕駛飛機技術和遙感傳感器技術等現代化技術，實現自動化、智能化、高效的實時監測、定位功能[4]。一般來說，無人機遙感技術多應用于國土資源調查、自然環境調查和地震災區救援活動。運營商以無人機遙感技術獲得的遙感數據為基礎，提供快速處理、分析等功能[5]。另外，根據測量數據要求，建立科學合理的無人機遙感數據采集系統，為各種調查和管理工作提供技術支持。目前無人機廣泛用于測繪行業，可以監測礦山地質環境保護和管理恢復。無人機收集了遙感、遙控、低空拍攝技術，為人類提供了很大的幫助[6]。相比于衛星遙感及人工測量技術，無人機測繪更方便、快捷，操作的技術水平要求低。可以獲得很多時間、光譜、分辨率遙感影像數據，使用無人機的費用比較低，無人機可以自行規劃路線，及時進入礦山，了解礦區的一些情況。

2.2技術特點

無人機遙感技術融合了無線遙控裝置和飛機計算機程控系統的工作特點，提供無人值守、實時觀測、高效處理和分析等技術功能。無人機遙感設備在結構和功能方面充分體現了高效數據獲取、快速定位等功能優勢，在地質災害調查、航空救援活動等方面往往具有良好的應用效果。

3在礦山地質環境保護與治理恢復中的應用

3.1礦山地質環境的主要問題

礦山開采對環境造成嚴重破壞，破壞問題突出的有兩種情況。第一個土地資源造成了嚴重的損失。第二，引起了大量地質災害。礦山的開采會產生大量廢物，如果隨意堆積，不僅會占用耕地，還會對土地資源造成污染。地質遺跡和風景會受到嚴重的破壞。地質遺跡是不可再生資源，一些風景旅游區，其景物的破壞對人類是一大損失。當地環境保護不良，很多自然景觀在一些地質景區再也看不到了，某地區的采礦業嚴重影響了該地區的可持續發展。

3.2礦山地質環境的監測研究

無人機遙感技術是探索地表物質的學科，礦區地形比較復雜，可以利用遙感技術有效監測礦區的地形，分析地質地形存在的問題，有效發揮遙感技術的作用。主要是探測采礦對地表的破壞程度、采礦引起的地質災害等。通過無人機探測和預防礦區地質災害，有效避免對人類生命財產造成威脅。

3.3礦山地質環境監測中的應用

無人機遙感技術的使用過程主要以數據處理和環境監測為主。由于大面積開采工作，礦區的地下空間和地表結構早就呈現出架空特征。如果受到地震或暴雨等惡劣天氣的干擾，礦山地下空間可能會出現崩潰問題。一旦出現倒塌的問題，地下斷層和地下蓄水結構必然會有很大的不同[7]。對此，我們要加強對礦山地質環境質量的監測力度。通過采用無人機遙感技術，至少可以滿足礦區地質環境問題的監測需求。監測員可以利用無人機遙感技術的環境監測功能，合理評價選定地區的環境問題。在具體評價過程中，無人機遙感技術利用智能Smart3D Capture數據處理軟件，建立符合當地環境特點的3D模型，重點對選定礦區的環境問題進行合理評價。評價活動結束后，制定符合當地礦山環境發展的相關保護和治理恢復方案[8]。

3.4 礦山地質環境影響的監測

經過近幾年的調查，礦區暫時沒有發生泥石流和崩塌的地質災害，但在礦山開采過程中出現了土地龜裂的現象，土地龜裂的現象出現在多個范圍內。由于礦區的大面積開采，地下和表面處于架空狀態。一旦出現地震或暴雨，則極有可能發生坍塌等問題。其地下斷層在遭受破壞的同時其地下蓄水結構也會被破壞。

3.5礦山地質環境的預測和評估

對地質危險性的預測評價顯示，礦山開采會引起地表崩潰、裂縫、水土流失等一系列問題，主要是耕地大量減少和林地嚴重受損。如果礦物渣能污染土地資源，礦區的污染排放也會影響地下水。礦區的土地面積為4 hm2，礦區占用的田地為11 hm2，占用的草地達3萬公頃。礦區廢物堆占土地1 hm2，礦山開采將造成崩潰、泥石流等一系列自然災害，較嚴重的受災地區占礦區的80%，對土地資源造成嚴重破壞。在開采過程中，需要對礦區地形進行科學研究，需要高度計算地下水的分布和礦物質的分布，在開采過程中也要保護礦區，避免出現礦難。

3.6礦山地質環境的治理

根據無人機遙感技術獲得的數據，通過對礦區地質環境的評價，制定合理的環境保護方案，實現礦區的可持續發展。在開采過程中要制定科學合理的環境保護方案，工作安排可分為最近和中期，最近一般為5年，中長期一般為5至10年。礦山地質環境管理措施如下：

1）預防自然災害：礦區崩塌、山崩、裂縫等礦山地質災害進行調查統計。

2）保護地區的植物和自然景觀。在開采過程中種植相關植物，西北地區環境比較差。植物一旦被破壞，可能無法再生長，因此要實施相關措施保護植物。

3）合理使用礦山廢棄物。將礦山廢物投放到建筑行業，就可以制造泥漿、沙子、磚等。這樣不僅可以解決廢物堆積的問題，還可以實現資源的回收利用，符合我國實施的可持續發展觀。

4）及時治理恢復。填補礦區裂縫，及時恢復土地生產能力，解決當地居民用水問題。

5）建立對礦山的地質環境監測系統的目的是為了監督礦區的環境保護和礦區地形的具體變化情況。

4無人機遙感技術的應用優勢與發展前景分析

4.1應用優勢

無人機遙感技術集成了無線遙控設備和機械計算機程控系統的工作特點，提供無人值守、實時觀測、高效處理和分析等技術功能，基本上可以實時調查測量礦區的地質條件。與此同時，無人機遙感設備在結構和功能上完全體現出來高效數據收集、快速定位等功能優勢，礦山地質環境地區的實際數據，如植物破壞程度的相關數據、地質結構數據等。工作人員可以根據具體的調查數據，明確當前礦區的環境問題，制定具體的管理恢復方案[9]。

4.2發展前景

針對目前礦山地質環境惡劣、植物破壞嚴重、危險重重的現象，針對無人機遙感技術今后的應用領域，建議研究人員積極結合GPS定位技術、38技術等多種技術內容。將各項技術優勢貫徹到無人機遙感技術上，實現共同推進、創新發展的技術目標。

5結語及建議

礦山地質環境保護和治理恢復不是一朝一夕就能完成的工作內容，經常要以實施礦山地質環境恢復治理為出發點，全力為“山通水富、綠色發展”的目標前進。無人機遙感技術是現代新興的技術，近年來隨著其在測量科目中的不斷應用，相關技術已經相當成熟，不僅可以為員工以較低的成本獲得礦區的一些基本情況，還可以對礦區進行監測。各部門需肩負起各自任務，充分利用無人機遙感技術的應用優勢，加強對礦區環境保護、恢復和治理工作。一方面根據無人機遙感技術獲得的數據，通過對礦區地質環境的評價，制定合理的環境保護方案;另外，根據礦區的實際環境條件，建立科學合理的環境保護方案，為礦山環境保護和治理恢復工作提供決策參考信息，實現礦區可持續發展[10]。

礦山企業必須擔負起自己的主體管理責任，逐步履行自己的責任內容，有效解決礦山生產過程中形成的礦山地質環境問題。與此同時，礦山企業應嚴格遵循“抑制增加、減少庫存”的恢復治理原則，努力在各個層面實現綠色礦山標準化建設目標，徹底解決歷史遺留的礦山地質環境問題，從根本上有效貫徹和實施強制治理工作的主體責任。

參考文獻：

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[10]劉麗娟，黃霞，熊文.無人機在礦山地質環境治理恢復地形圖測繪中的應用[J].世界有色金屬，2016：91-92.