固體礦產資源勘查中的找礦方法及應用管理

中圖分類號：P624 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)18-0146-(

Abstract:Intheexplorationofsolidmineralresources，inordertoimprovetheeficiencyandaccuracyofmineral exploration，thisarticleproposestheuseofunmannedaerialvehicle(UAV）aeromagnetictechnologyformineralexploration， analyzestheapplicationpointsofUAVaeromagnetictechnologyinsolidmineralresourceexploration，andproposescorresponding managementmeasuresbasedontheapplicationrequirementsofUAVaeromagnetictechnologyinmineralexplorationoperations andthecharacteristicsofUAVaeromagneticmineralexplorationoperations.Intheprocessofsolidmineralresouceexplration， UAVaeromagnetictechnologycanrealizehigh-precisionaeromagneticdatacolectionandaerialimagedetectionandrecognition underlow-altitudeflightoperations.Itisahigh-eficiencyandhigh-precisionprospectingtechnologythatcanreducethe dependenceofsolidmineralresourcesexplorationonmanuallaborandimprovethecomprehensivenessoftheexplorationresults. Throughintegrationwithinteligentalgorithms，itcanalsoauratelyidentifyvariouscharacterisicsoftheoperationareaand improve the accuracy of the prospecting results.

Keywords:solidminerals；mineralresourceexploration;prospecting;unmannedaerialvehicle(UAV)；aeromagnetic technology; management measures

在我國，固體礦產資源深刻影響著社會經濟的發展，而面對社會日漸增長的固體礦產資源使用需求，一種合理科學的找礦方式，成為行業關注的焦點。固體礦產資源勘查作為礦產資源開發利用的基礎環節，對找礦技術的應用要求較高，而如何高精度采集勘查區域的圖像、數據，是找礦工作所關注的重點。固體礦產資源勘查項目面臨著復雜的地質環境和野外作業環境，給找礦人員的工作帶來了許多困難，傳統數據采集方式還存在許多安全問題，而無人機航磁技術的出現為固體礦產資源勘查中的找礦工作帶來了新的思路1。在找礦工作中，無人機航磁能搭載各種測量設備，在提前規劃、遠程遙控的條件下獲取找礦人員需要的各項數據，具有自動化、靈敏性、安全性等多重優勢，在固體礦產資源勘查中是常用的找礦技術。無人機航磁技術能克服復雜地質環境對找礦工作的影響，能降低找礦工作對人工勞動力的依賴性，在保障找礦過程安全性的基礎上，為工作人員提供全面、可靠的信息。本文旨在提升固體礦產資源勘查效果，制定準確、可靠的找礦工作方案，在借鑒國內學者研究成果的基礎上，圍繞無人機航磁技術在找礦工作中的應用進行探究。

1無人機航磁技術在找礦工作中的基本流程

無人機航磁技術主要是在無人機上裝載航空磁力儀和相關配套設備，在勘查區域按預先設定的航線和高度測量地磁場強度，屬于一種地球物理勘查方法。基于無人機航磁技術的找礦工作主要分為預研究、野外作業、找礦預報和驗證4個步驟[2]，如圖1所示。

預研究階段的主要任務是收集和整理資料，建立數據庫，獲取物探、化探、地質學和遙感資源中成礦地質學基本要素和找礦標記，分析地質學基本要素與現存礦床的關聯性，發現隱含成礦規律，并對無人機在野外作業的數據采集方法進行規劃。

質條件對找礦工作造成的阻礙。根據固體礦產資源勘查中的找礦需求，本文選擇DN20-G4型四軸旋翼無人機，其基本參數見表1。

野外作業主要是利用無人機進行區域影像、光譜、航磁等方式采集數據，在勘查區域詳細收集地質點、剖面等數據信息，為三維建模提供支持。野外作業階段收集的數據需要轉化為統一格式并保存在數據庫，運用大數據智能找礦預測方法確定找礦測區，在綜合分析的基礎上明確重點找礦預測區。

找礦預報主要針對重要找礦預測區，對無人機采集的數據進行找礦標志鑒定及成礦地質研究，結合現場勘查鑒定的找礦標志，精準圈定找礦有利區域，隨后做好成礦要素的相關性和規律性分析，利用數據分析方法圈定勘查靶區。

2.2 傳感器

在無人機航磁技術下，固體礦產資源勘查一般選擇磁力傳感器，通過在無人機上設置地球磁力探測裝置，獲取無人機航磁作業中所需的相關數據。在無人機航磁技術中，常用磁力傳感器有光泵磁力儀、超導量子干涉磁力儀、三分量磁通門磁力儀等。本文選擇Mag-droneR3三軸磁通門傳感器，該傳感器具有高可靠性、堅固性和低成本等特征，適用于低強度磁場矢量測量，設備基本參數見表2。

驗證階段主要對最有利我礦自標區進行驗證，如針對重點區域開展高分辨率物探、化探測量等工作，驗證找礦目標的穩定性。

2無人機航磁技術在找礦工作中的設備選型

在無人機找礦工作中，無人機航磁技術的應用能構成一套完備的智能找礦系統，可以通過采集海量數據提升找礦預測的可靠性和找礦結果的可靠性。本文根據固體礦產資源勘查實踐經驗，對無人機找礦工作中的關鍵設備進行了選擇。

2.1 無人機飛行平臺

在固體礦產勘查中，無人機飛行平臺類型多樣，主要包括旋翼、固定翼和混合動力3類，其中多旋翼無人機在固體礦產資源勘查中的應用頻率較高，其能憑借旋轉旋翼提供的升力具備較高機動性，能克服復雜地

在基于無人機航磁技術的找礦工作中，由于多旋翼無人機在飛行時各機翼電機運行會產生動態干擾場，所以要合理設置傳感器的位置，一般可以將傳感器設置在飛行平臺正下方，設置2個對稱布置的磁感應探頭，以便對動態干擾場進行計算。

3固體礦產資源勘查中無人機航磁找礦技術的應用

3.1 作業規劃

無人機飛行航線要根據找礦工作的實際需要進行設定，并做好飛行參數設定。在無人機航線規劃和飛行參數設定中，工作人員要綜合考慮作業區域大小、航線間距、航線高度、方位角和旁向重疊率等。例如在設定無人機相對航高時，工作人員可以根據作業區域的地勢高低和勘查需求，在考慮高清相機焦距和影像空間分辨率的條件下計算無人機的相對航高

h=(CSD×f)/s，

式中： h 為相對航高； CSD 為影像空間分辨率 _;f 為相機焦距； s 為像素。

3.2 飛行控制

在固體礦產資源勘查中，為提升找礦工作的無人化和智能化水平，工作人員還可以采用相應的智能算法來控制無人機。無人機飛行控制一般采用傳遞函數和常微分方程等算法，但這些方法只涉及系統的輸入和輸出關系，無法完全反映飛控系統內的所有變量信息。考慮到無人機在找礦區域的垂直起降可能面臨大仰角姿態的作業情況，本文選擇反饋線性化算法替代傳統飛行控制技術，該算法以微分幾何為基礎，系統狀態方程如下間

x⁽ⁿ⁾=f(X)+b(X)u，

式中： ?_u 為控制率； x⁽ⁿ⁾ 為狀態變量； 由狀態向量以向量形式給出 sf(X) 與 b(X) 為狀態量的非線性函數。

3.3數據采集與處理

在航行規劃、參數設定及飛行控制的基礎上，工作人員可以通過飛控系統向無人機下達指令，采集找礦所需的各項數據，并在無人機完成數據采集任務后，做好無人機降落前的準備工作，操控無人機返航和降落，將無人機收回，隨后將安裝在無人機平臺上的傳感器和攝像機拆卸，與無人機一起保存。

3.3.1 補償處理

在無人機航磁數據中，飛行平臺產生的電磁干擾會引起數據誤差，為提高航磁數據的精度，需要采取補償處理方式來消除誤差。在無人機作業過程中，無人機飛行姿態的變化，其機動干擾誤差會隨之發生改變，根據不同補償策略，一般可以采用2種補償處理方式。一種是利用無人機飛行平臺上設置的特殊線圈來中和機動產生的干擾誤差，另一種是采用智能算法，在建立數學模型的基礎上處理誤差。本文在處理無人機航磁數據誤差時，主要選擇在無人機飛行平臺上建立TollesLawson模型來對無人機航磁數據實施軟補償。例如無人機機動相關的總干擾磁場主要由剩余磁場、感應磁場和渦流磁場組成，可以通過分別計算不同磁場的方式來消除無人機機動產生的誤差。總干擾磁場可以按以下公式計算

B_d=B_p+B_i+B_e，

式中： B_d 表示總干擾磁場； ?B_p 表示剩余磁場 ?B_i 表示感應磁場； B_e 表示渦流磁場

在具體進行無人機航磁數據補償處理時，工作人員可以在計算出不同類型磁場的補償系數后，通過對不同補償系數進行比較，確定航磁補償計算中不同類型磁場所占的權重，并采用計算得出的各補償系數，重新對補償飛行的數據實施補償計算。

3.3.2 數據校正

由于無人機航磁技術采集的數據可能存在誤差，無人機從不同方向飛行時存在轉向差，這些數據無法直接使用。工作人員可以在綜合傳感器誤差、磁干擾等因素，在綜合各類誤差的基礎上建立誤差校正模型，通過對數據進行誤差校正系數求解，再利用校正系數進行原始磁測數據的誤差校正。

在補償處理結束后，無人機航次次數可以通過正常校正、日變校正、滯后校正、飛行方向與海拔高度校正等處理方式，計算出磁異常結果，計算公式如下

ΔT_i0=ΔT_i1-ΔT_i2-ΔT_i3-ΔT_i4，

式中： ΔT_i0 表示實測航磁數據； ΔT_i1-ΔT_i4 分別對應正 常場校正、日變校正、滯后校正和方向與海拔高度校正。

在校正處理中，工作人員可以將日觀測數據在某一時段的穩定觀測值的平均值作為地磁場正常場的強度。在無人機航磁飛行系統中，無人機航磁系統的傳感器與機載GPS在無人機上的相對距離一般在 1m 以內，所以在數據校正中可以不需要進行滯后校正。

3.3.3 調平處理

在調平處理前，工作人員可以對預處理后的無人機航磁數據進行濾波處理，消除無人機作業過程中因振動等因素產生的噪聲，如非線性濾波器來對校正后的航磁數據進行濾波處理。在濾波處理結束后，工作人員可以采用切割線調平的方式，先根據測線數據調平切割線，再利用調平后的切割線數據對測線實施調平處理。在調平切割線時，工作人員可以結合最小二乘法的原理，利用一元線性函數對切割線和測線相交位置的差值進行計算，將該差值作為改正值來對切割線上的數據實施調平處理。

在無人機航磁數據處理階段，航磁數據在經過校正和調平等處理后，還可以采用測線和切割線相交點上的磁場差值的均方差來測定航磁數據的精度，在此基礎上提高無人機航磁技術支持找礦工作的效果，為提高找礦預測結果的精度奠定堅實的基礎。

3.4找礦預測

在固體礦產資源勘查中，無人機航磁技術獲取的數據經過誤差校正后，可以采用sufer進行插值處理，通過磁測數據處理掌握地質體、構造及礦產資源的空間分布等關鍵信息，為找礦預測提供支持，通過建立異常信息和相關地質要素之間的轉換關系和信息關聯，為區域成礦預測提供重要的找礦信息。例如工作人員可以根據無人機航磁異常和數據模型獲取找礦標志識別結果，并結合航磁異常來圈定找礦靶區，根據找礦靶區地圖，評估礦區內礦體產狀、展布特征等，結合區域磁異常反應，評估礦體是否落入所圈定區域。工作人員可以運用YOLOv5目標檢測模型，根據無人機航磁數據識別地表明顯的成礦標志。

此外，工作人員還可以根據無人機航拍圖像進行找礦預測，由于航拍圖像上的找礦標志的尺寸較小，在圖像中占據的像素數量過少，可以采用CBAM算法從通道和空間2個層面提取特征，運用YOLOv5網絡捕捉目標點的關鍵位置，提升訓練效果。在采用YOLOv5算法的過程中，工作人員可以使用PANNet進行融合，將特征圖設定為統一大小后求和，再采用ASFF算法，利用學習權重將不同層的特征相加參數，充分利用通道、空間、顏色等信息，在無人機航拍圖像中高精度識別找礦標志。

4固體礦產資源勘查中找礦技術的應用管理要點

為規范無人機航磁技術的應用，提升固體礦產資源勘查中的找礦工作水平，本文提出以下管理措施。

4.1做好找礦準備工作

在固體礦產資源勘查的找礦工作中，工作人員在采用無人機航磁技術前，要先組裝無人機平臺，安裝各類傳感器，在完成結束后進行通電檢查調試;在負載條件下檢查無人機運行狀態、傳感器運行狀態，確定好無人機和遙控器的電量。

4.2加強人員操作管理

無人機航磁技術對工作人員操作水平的要求較高，需要勘查單位做好人員管理工作，結合固體礦產資源勘查中應用無人機航磁技術的要求，做好人員培訓與管理工作，加強對工作人員操作行為的指導與監督，在規范無人機航磁技術操作行為的基礎上，提升固體礦產資源

勘查中的找礦工作水平。

4.3做好歸納總結工作

在固體礦產資源勘查中，勘查單位要定期做好找礦工作的歸納總結工作。

一是嚴格記錄找礦作業流程，在找礦工作結束后總結分析工作實踐中存在的問題，為后期規避和解決相應的問題做好鋪墊。

二是建立找礦數據庫，全面記錄找礦工作中產生的作業資料和相關數據，通過歷史數據資料分析，總結找礦工作中存在的問題，為后續解決類似問題做好鋪墊。

4.4靈活調整技術方案

在固體礦產資源勘查中，無人機航磁技術并非適用于所有礦床。勘查單位要結合礦床類型、地質條件和勘查目標，靈活調整無人機技術的應用方案。在具體勘查前，工作人員要提前做好測量儀器的檢查、校準和調試工作，保證各類儀器的測量精度，為提升測量數據的準確性和完整性提供保障。

5 結束語

綜上所述，本文以固體礦產資源勘查為研究切入點，分析了無人機航磁技術在找礦工作中的應用要點，認為無人機航磁技術的應用重點需要集中在航線規劃和參數設定、數據采集與數據處理以及成礦預測等環節，而只有做好找礦前期的各項準備工作，才能保證數據采集結果的準確性，為提升固體礦產資源勘查中的找礦結果的準確性提供有力支持。

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