无人机航空摄影测量在矿山动态监测中的应用

无人机航空摄影测量在矿山动态监测中的应用

李忠华

身份证号码211481197601216838

摘要：由于遥感影像采集的复杂性，对矿山监控资料的采集周期大大延长。而无人机航拍测量技术具有机动灵活、测量效率高、测量品质高等优点，将它用于矿山监测和采矿监控，可解决以往常规方法所带来的缺陷，从而降低劳动强度，减少劳动量，提高矿山的现场勘测和采矿监控的工作效能。通过建立无人机航摄控制系统，设置无人机航测矿山监测点，动态监控矿山储量，采用无人机航摄技术进行矿山储量监测。

关键词：无人机航空摄影测量；动态监测；矿山储量监测

引言

近年来，随着无人机软硬件水平的不断提高，倾斜摄影测量技术也随之快速发展。传统的航空摄影测量虽能快速获取目标地物的相对位置及顶面信息，但难采集到地物的侧面纹理信息，已无法满足现阶段三维建模的需求。自然资源部办公厅于2022年印发了《关于全面推进实景三维中国建设的通知》，明确了实景三维中国建设的目标、任务及分工情况等，标志着实景三维中国建设逐步由前期的局部试点实施转向全面铺开。

1无人机摄影测量技术的优势

相比传统的摄影方法，利用无人机进行航空摄影具有诸多优势。首先，将无人机应用到测量技术中可以有效降低测量人员的工作强度。例如，在转移测量设备时会耗费大量的人力、物力，也会增加人员的负担。特别是在转移过程中，要确保相关设备不会受到破坏，还要考虑天气因素，这会进一步增加工作人员的负担。借助无人机摄影测量技术可以有效降低相关单位的投入成本。其次，应用无人机摄影测量技术可以提高测量效率。无人机摄影测量技术可以降低人员的现场作业要求，只需要通过无人机就可以对矿产的整体数据进行测量，不仅可以提高测量作业效率，还能满足矿山建设要求。再次，运用无人机摄影测量技术能够降低成本。在传统的测量过程中，不仅需要使用大量的人力，还需要相应设备的支持，人员与设备的安全问题都无法得到保障。使用无人机摄影测量技术可以为测量工作提供全面的数据支持，以降低人力、物力的损失。最后，无人机摄影测量技术具有较高的机动性与灵活性。无人机是一种小型设备，受天气与环境因素的影响较小，在进行测量作业时，不仅能提升测量作业的便利性，还能对一些复杂的地形进行准确测量，以此确保测量作业的有效性。

2矿山动态监测应用

2.1设置无人机航空摄影监测体系

为了使无人机设计的测试技术能够在矿山资源的监控中得到充分运用，必须建立起一套无人机的空中摄影控制系统。无人机是这一技术的基础，它的飞行控制系统包括了地面远程和空中自动控制。无人机升空进入指定的飞行位置后，处于自动驾驶的无人机就会启用自动驾驶模式，并且在拍摄测量时可以任意改变两种控制模式。为了确保无人驾驶系统的控制效果，针对A型无人驾驶系统进行了开发，包括状态感知传感器、数据处理计算机和无线控制系统三个模块，它的主要功能是实现对无人飞行器的有效控制，包括人工控制、程序控制和自动控制三种模式。该模块可实时显示无人机的航向、方位、距离、功率等信息，并具备数据处理和图像显示等功能。这一部分的设计便于监控人员对无人机、照相设备的相关信息进行实时传送和发送，从而方便对数据的调用和处理。

2.2制作地形图

项目所在矿山区域的地形图绘制主要采用了uFeature3D，通过加载DSM获取3D坐标，然后使用相应的符号对立体识别地物进行识别。立体采集应遵循的原则为：定位通过内业实现，定性通过外业实现。内业可对地貌以及地物等要素的采集进行准确判断。对于一些没有把握做出准确判断的地物，应该尽量完成采集作业，然后通过圆圈对其标记，再通过外业实地开展精确补调来完成地物采集。在3D模型之中，地物的轮廓完全可见的部分，需要使用测标中心对地物定位点和外轮廓进行切准并采集，要达到不移位、不疏漏以及不变形的要求。当地物的部分轮廓得到显现时，需要对这部分轮廓线进行测绘。当辨识困难的情况出现时，需要标记相应的位置，完成后进行外业处理，对于水系而言，需要测绘其岸边线。在制作该项目地形图时，高程以及平面坐标的小位数均取0.1m。对于地形特征点、明显地物点以及一类方位物均需要对高程注记点进行测绘。等高线均采用人工的方式进行采集，不可从房屋位置穿越，并且还要注意不应该存在点线矛盾。模型接边位置的图幅应该保证点线面一致。

2.3矿体圈定的原则

（1）根据《矿产地质勘查规范建筑用石料》（DZ/T0341—2020）中的相关要求，拟设矿区各项指标均符合建筑石料的要求。此次资源量估算以拟设矿区范围为边界，以最低准采标高+152m平台为底界，以矿体自然露头与上部浮土界线为顶界，圈定矿体，计算矿区内推断资源量，矿区内无需剔除夹石。（2）以拟划定的矿区范围为限，以最低准采标高+152m水平截面为底界，从矿区范围边界山体顶部，按设计边坡角及台阶参数往矿区内部放坡，延伸至最低准采标高+152m平台，形成预留边坡，以预留边坡坡面和最低准采标高+152m平台为边界，即可得到扣除边坡压占后的矿体。

2.4加强测量队伍的建设

首先，测量人员的专业技术和测量经验会对测量作业产生重要影响。因此，建设单位应加强测量队伍建设，制订完善的人才招聘方案。根据人才市场变化及测量作业岗位需求制订科学合理的人才招聘计划，加强对人才资源的开发和运用，做好测量人员长远的职业规划，只有这样才能发挥出人才的优势，提高测量作业水平，从而保障矿山建设后期施工的顺利进行。其次，建设单位应加强对测量人员的技能培训。专业的测量培训不仅可以提高测量人员的素质和能力，还能减少测量过程中出现的问题，有利于提高测量水平，这要求建设单位建立完善的人员培训体系，比如聘请专家与教授进行无人机摄影测量技术的教学、组织人员外出学习等。同时，建设单位还应加强对测量人员的技术能力考核，定期开展专业技能考核不仅可以对人员技能进行检测，还能对人员培训的效果有充分的了解。另外，建设单位应建立科学合理的奖罚制度，对培训中表现优秀的人员给予奖励，这不仅能够提高测量工程人员的学习积极性，还能对测量工程人员进行约束，有利于提高培训效果。最后，在培训过程中，除了对测量工程技术人员进行技能培训，还要提升相关人员的应用能力，这有利于保障在工程测量过程中进行规范操作，避免操作不当而影响测量精度。同时，对人员的专业培训还能提高测量工程技术人员的综合素质，以保障测量精度在标准范围内，使矿产开发得以顺利进行。

结语

落实矿山无人驾驶监控计划，可以全面掌握矿山的总体实施状况，通过区域统计和地理空间分析，对矿山的储量进行动态评价。利用无人机航摄技术对矿山储量进行动态监测是可行的。无人机的优势在于它的灵活性和可操作性，可以克服地形的局限性，不会因为地形复杂而出现无法测量的情况，大大降低了探测的难度，缩短了监控耗时，提高了监控效率。无人机采集到的资料采用了空三加密技术，利用少量的控制点就可以获得更为精确的资料，而常规的测绘方式则是按比例进行测绘，需要耗费大量的人力和物力。总之，利用无人机摄影测量技术获得的观测资料更加准确，可以避免资料变更导致国家资源被浪费的情况发生；利用无人机进行监控，可以有效地预防非法采矿、过量采矿等违规行为。

参考文献

［1］龙凌媛.无人机航空摄影测量技术在矿山测量中的应用研究［J］.无线互联科技，2020，17(18)：11-12.

［2］李宁.无人机航空摄影测量技术在矿山测量中的应用［J］.探索科学，2020(7)：6-7.