低空無人機遙感技術在礦山測繪中的運用探討

摘要：一體化、重復性是礦山測量工作的重要特征，因此需要依托各種科技手段強化礦山測繪質量。隨著我國科學技術的蓬勃發展，無人機遙感技術在礦山測繪領域得到廣泛應用。其優勢彰顯了在新形勢下，傳統測繪技術存在的弊端被無人機遙感技術一一攻克，為礦山測繪打開了新篇章。因此，主要就無人航測手段的概念以及應用方式進行探討，旨在加快礦山測繪的革新步伐，滿足新時代背景下各種礦山測繪需求，為礦山開發與利用提供一些有益參考和建議。

關鍵詞：低空無人機;遙感技術;礦山測繪;實踐應用1無人機遙感技術概述

無人機遙感技術是一個新興技術，對于傳統衛星遙感方法而言，它的兼容性、擴展性更強，是集定位系統、通信信息技術、飛行器信息技術為一體的綜合性技術。衛星遙感技術能夠不受大氣環境、周圍地形的影響，連續且全面地實施檢測，因此獲得的數據更宏觀、視野更廣闊;同時，低空無人機航拍具有準確性高、物理分辨率強等特點，不僅有效減少氣象干擾，還能夠獲得分辨率較高的圖像，為后續礦山測繪提供有力支持。由此可見，無人機遙感技術具備操作周期短、簡單快捷、靈活機動等特點，極大地填補了航空攝影檢測的空缺，使航測設備得到更新與升級，賦予航空遙感行業強烈的科技感。

采礦航測的價值、意義在于它能夠采集到關于礦山的各類自然資源布局情況以及各類礦山位置、地形等信息，然后通過計算和具體調查研究，推算出有意義的數據，這對了解我國各個地域的礦產資源使用現狀、布局分布意義非凡，為決策管理提供科學保障。無人機航測系統的卓越性主要依托各種先進設備與系統集成化，包括大數據采集處理系統、成像技術、無人駕駛飛機的關鍵技術以及GPS定位通信系統等。控制遙感儀器，可以詳細記錄下各項遙感圖像信息，為建模奠定基礎，進而進行分析應用［1］。

2低空無人機遙感技術在礦山測繪中的實踐應用2.1空中三角影像測量的技術實踐應用

應用低空無人機遙感技術，需要設置4個控制點，使其形成空中三角影像測量。就固定坐標系而言，分布的控制點主要用于各種坐標的評估與計算，使外業工作量趨于平衡。以下對具體操作過程進行詳細說明：

首先，控制點的布設與選取應依據視野開闊、位置穩定的原則，防止采集到的數據受植被遮擋、地形起伏而影響其精準性。然后，定位控制點對其進行高精度測量，可以采用高精度測繪儀器，如全站儀、全球導航衛星系統等，以此獲得三維坐標。接下來，利用慣性測量單元（IMU）和GNSS接收器結合低空無人機飛過的像控點，詳細記錄飛行姿態與軌跡參數。這一步驟旨在為后續正射影像圖、數字高程模型的構建提供數據支撐。

在平差結算攝影與數字模型構建過程中，遙感圖像的外方位元素來源于參考各項控制點參數。具體而言，對無人機中的影像進行拼接與匹配，通過光速法平差技術，利用攝影測量軟件生成點云數據。繼而，將像控點與地面控制點的參數進行有機結合，以校正、處理點云數據，提高外方位元素的準確度，進一步推進空中三角測量機制的形成。

2.2DLG量測的技術實踐應用

在礦山測繪過程中，DLG（Digital Line Graph）量測有助于提高采礦航測的效率與精度。具體操作如下：

首先，在開展測繪工作的前期階段，需要全面測繪礦山路線，從高到低確定礦山路線等級，依次劃分主干道與次干道，為后期測繪工作做鋪墊。這一步驟涉及合理規劃航線，確保整個礦山區域均被無人機覆蓋，同時規避線路通行不閉合的現象。同時，無人機低空航拍時，礦區地表影像通過飛機攜帶的高分辨率攝像設備記錄，需要確保重疊度，以幫助提高空中三角測量的精確度［2］。

其次，礦山測繪時，電線塔位置是基于高程層面從高到低確定的，同時繪制等高線，使測繪工作精細化、系統化。可以利用低空無人機采集、分析三維模型、遙感影像中的高程數據，以此推算出具體的電線塔位置，并搭配三角測量法，提高電線塔位的精度。為了繪制合理的等高線間距，可以利用GIS（地理信息系統）生成三維地形模型，以此演練出等高線間距。這一步驟有利于繪制出精準的地形起伏情況，尤其是坡度較大或陡崖處，使礦區地形特征一覽無余。值得一提的是，在繪制過程中，陡崖、曲線路段等特殊地形測繪難度較大，應引入曲線插入測量法，需要注意曲線插入的準確性，用以規避空白區域出現在測區范圍內。

對于測繪圖幅接邊問題，可以通過安裝大量矢量文件進行優化，以形成立體接邊，這樣有助于保障數據的連貫性、完整性。具體而言，建立矢量文件數據庫，包括建筑物、河流、道路等矢量數據，需要確保格式與系統一致。然后通過GIS軟件拼接各種圖幅的矢量文件，最終以完整測繪圖的形式呈現。如果出現接邊處地物特征與每一個圖幅存在差異，說明存在重疊或錯位的現象，應不斷校正矢量數據，優化接邊效果，使整體測繪圖幅更生動、立體。還可以設計屬性編碼嵌入到矢量數據當中，注意一個屬性編碼對應一個地物特征，具備唯一性，方便后期分析、統計數據，同時提高測繪數據的安全性與實用性。

2.3礦山土地復墾的技術實踐應用

低空無人機遙感技術在礦山土地復墾中起到積極作用。該技術的應用推進了航空攝影測量新進程。首先，設計規劃數字正射影像圖是關鍵一步，這一過程涉及低空無人機遙感技術的獨特優勢，如高清影像圖、人工無法勘測區域等，這些優勢為提升項目的準確性與精細度創造有利條件。

具體而言，在短時間內通過低空無人機遙感技術采集航空影像，經過處理，這些高分辨率影像能夠轉化成數字正射影像圖（DOM）。為了確保測繪精度，可以引入地面控制點（GCPs）進行調整。處理數據時，可以采用Agisoft Metashape或Pix4D等圖像處理軟件進行整合，使影像的幾何精度得到有效提升。對于影像的處理，其核心在于生成具備一致性且精度更高的正射影像圖，在這一步驟中，可以采用光束法平差（Bundle Adjustment）技術促進具象化影像數據的形成［3］。

其次，測繪實施過程中，應將數字高程模型（DEM）和DOM的成果充分利用起來。其中，地形和數據由DEM生成;礦區表面信息由DOM提供。有機結合這些數據參數，能夠更有針對性、系統地分析礦區地形。例如，進行挖填方計算時，不同區域因地形差異存在高程變化，因此很難計算出準確的挖填方量。基于此，在DEM數據框架下分析地形剖面，可以識別每一個區域的高程態勢，為土方工程量的計算提供參考依據。這樣，不僅能夠獲得準確的土方數，對工程預算控制更是貢獻了一份綿薄之力。

由此可見，低空無人機遙感技術彌補了GPSRTK設備與全站儀的不足，不管是復墾前還是復墾后，均可以動態監測地形資料，并實時進行現場勘測，確保礦區土地與最終獲得數據高度一致。需要注意的是，低空無人機遙感技術的應用，測繪拍攝范圍不得少于150 km2，且以測繪礦區為中心環繞飛行。確保各種影像資料保留不得少于7天。另外，測繪工作的技術優勢還體現在像控點數據獲取過程中，因為涉及的測繪技術內容需要運用影像數據進行處理，彰顯了低空無人機遙感技術在礦山測繪中的重要性［4］。

2.4礦區災害監測的實踐應用

地質災害在礦區屢見不鮮，包括塌陷、滑坡等。無人機在監測過程中表現出優越性。首先，利用搭載著高光譜相機的無人機深入災害區域測繪，通過收集波段上每個區域反射特性，判斷是否存在地質災害，包括溫度、巖土成分變化等，以識別災害嚴重程度。與此同時，借助無人機激光雷達設備測量礦區地形，構建數字高程模型，從而生成災害報告，對沉降情況、滑坡體積、地形變化進行詳細說明，補充了光學影像的不足，如被植被覆蓋、陰影區域，使地形信息趨于完整。

具體而言，采集到激光雷達點云數據以及高光譜數據后，對這些數據進行分析與處理。首先，將航拍影像拼接完整，再通過點云處理軟件處理激光雷達數據，包括建模、分類、濾波等，由此推進三維地形模型的形成。接著，解譯、分類高光譜數據，從中尋找地質特征差異，這一步驟涉及高光譜分析軟件的應用。反復分析這些處理好的數據，能夠明確災害影響程度與范圍，進而推算出塌陷的面積、深度，以及滑坡體積。同時，比對各個時段的地形數據，如災前、災后等，能夠洞察地表變化規律、災害對環境的影響。在此背景下，基于災害報告與評估結果，為應急預案的制定提供更多可行性。例如，編制合理的救援方案，涉及資源分配、劃定危險區域、規劃救援路徑等，同時提供防災建議，包括排水措施、邊坡滑坡加固等，避免相同災害再次發生。在此期間，定期巡航是無人機的主要任務，旨在實時采取最新數據，如環境數據、地形數據等，通過動態監測地質隱患與災后恢復情況，可以及時調整防范措施、預警閾值，這種預防性手段推進了災害應急長效機制的形成［5］。

3結論

無人機遙感技術在礦山測繪中的應用展現了其顯著的技術優勢和廣闊的應用前景。無論是在空中三角影像測量、DLG測量、礦山土地復墾，還是礦區災害監測方面，無人機遙感技術都發揮了其高效、準確、靈活的優勢，為礦山測繪提供了更高質量的數據和更精細的分析工具。未來，伴隨大數據、人工智能等新興技術的發展，再結合低空無人機遙感技術，必將為礦山測繪及相關領域帶來更多創新和突破，進一步促進礦山資源的科學管理與可持續利用。

參考文獻：

［1］簡陳晨.無人機遙感測繪技術在礦山地質測繪中的應用［J］.世界有色金屬，2023（21）：1012.

［2］黃翔濤，丁榮興.低空無人機遙感技術及其在礦山測繪中的應用［J］.江西測繪，2021（2）：1619.

［3］陳帥.低空無人機遙感技術及其在某鋁土礦山測繪中的應用［D］.長沙：長沙理工大學，2017.

［4］陳明.淺析無人機低空攝影測量技術在地質測繪中的運用［J］.西部資源，2022（2）：9596，99.

［5］李潔，侯威震.無人機低空遙感在礦山測量中的應用［J］.現代鹽化工，2022，49（3）：9293.

作者簡介：崔熙玉，男，山東諸城人，測繪工程師，本科，從事測繪工程與管理工作。