无人机摄影测量技术在矿山储量动态监测中的应用

李 超

（云南省有色地质局楚雄勘查院，云南 楚雄 675000）

无人机摄影测量技术比较灵活，并且操作简单，因此，在很多行业广泛使用。无人机摄影测量技术在矿山储量动态监测中使用，能够快速，准确并实时的监测矿山的储量变化，从而为相关部门的矿产的开采提供技术的支持，有利于防止矿产资源的浪费[1]。

1 无人机摄影测量技术的项目意义

很多矿山处于比较偏僻的位置，矿山所在的地区地形复杂，自然环境比较恶劣，使用传统的矿山监测的方法比较艰难，并且监测的周期比较长，现在的矿山的储量动态变化较快，传统的监测方法无法满足现在的矿山储备对数据的要求。使用无人机摄影测量能够在空中对矿山进行监测，能够最大程度的减少地形对监测的影响，减少监测的难度。另外，无人机的飞行的航高一般在1000米之内，无人机上携带的高分辨率的数码相机，能够形成各种比例的图像。无人机对起落的场所要求较低，只要能够保证天气情况良好，就能够保证数据的采集。与其他的数据的方法相比，无人机摄影技术采集数据的性价比较高，具有较高的经济效益，适合推广。

2 无人机数据的获取的处理

①航摄方案：在无人机的数据获取中使用交叉航线的航拍，在相机的拍摄中原片保持航带内具有80%的重叠，在航带间具有60%的重叠。其中能够获得的真彩色的相片的分辨率是0.06。②控制测量：在测量的过程中，控制地标点的直径为1米。在测量区的中央以及周围能够设置5个控制地标点，从而减少测量的难度。③空三加密：使用光束法，在空中进行三角测量，之后，通过外业对测量结果进行控制，通过内业对定向点的高程值以及平面坐标进行解算。④生成DEM和DOM：使用空三加密的方法，根据空三加密的成果，形成三维点云的文件，根据点云的文件形成测区是1∶1000的DEM。使用外方位的元素以及DEM对数字进行微分的纠正能够得到DOM。

3 无人机数据矿山动用储量监测

①扩坑上底面的确定：在进行开采前，矿坑的原始的状态是一种自然的地貌，可以将此时的矿坑当做一些相似的平面。在计算时假定两个矿坑的上面是矿坑边缘测量的高程点的均值。②矿坑下底面的确定：使用无人机生成的DEM确定矿产监测下底面。③动用储量计算：使用ArcGIS Desktop的栅格代数的运算器进行上地面减去下底面的计算，从而得到差值。对差值面的各项参数进行统计。

4 矿山地质测量

①资源储备的评估方法：资源的储量评估计算的公式为Q=S×H。其中Q是资源储量，Q的单位为立方米；S是采坑的面积，S的单位是平方米；H是平均的采深，H的单位是米[2]。②资源储量估算参数的确定：其中采坑的面积通过1：1000的资源储量评估图中得到。平均的采深通过各个测量点的采坑的顶以及底之间的差值。

5 无人机摄影测量技术矿山储量动态监测可行性分析

使用无人机摄影测量技术进行矿山的储量动态监测，从效率以及精度方面了解无人机摄影测量技术的适应性。

（1）精度分析。使用传统测量方法确定为真值，偏差值是使用传统测量的结果将无人机摄影测量的结果减去得到的结果。其中相对误差是使用偏差量除以传统的测量结果得到的。以A号和B号矿为例，测定无人机摄影测量技术的可行性。其中两个矿区的监测的相对误差均小于10%，其中B号矿的的无人机监测结果的相对误差少于1%。A号矿的无人机摄影测量的相对误差较大，经过原因分析，发现，在A号矿的矿坑中具有很多堆积，在传统的监测中使用规则椎体的进行计算，而在无人机的摄影测量技术中使用矿坑的逐像素测量，将矿坑的表面进行完整的拟合，使用0.1米的分辨率形成DEM。无人机摄影测量方法的结果更准确。

表1 传统测量方法与无人机摄影监测方法对矿区监测结果的对比

表2 传统矿山测量方式和无人机摄影测量方法所需时间的比较

（2）效率统计。使用无人机摄影测量时需要布置5个像素点，使用高分辨率的相机，拍摄200多张原始的照片，并制定DOM和DEM，共需要使用16个小时。而使用传统的测量方法需要对矿区进行1∶1000z的地形图的密集点的测量，监测完成需要42小时。因此，使用无人机摄影测量方法的监测效率高于传统矿山测量方法。在检测中减少测量的难度，可以做到几乎不受到地形的影响。

6 小结

使用矿山无人机的监测项目，能够了解矿山的整体实施情况，对矿山综合使用区域统计以及地理空间分析评估矿山的储量动态变化。使用无人机摄影测量技术监测矿山的储量动态变化具有较高的可行性。使用无人机监测军嫂矿以及五洲四号矿以及传统方法测量的方法相比，相对误差低于10%，具有较高的可行性。无人机具有灵活性，操作性较高等优点，能够无视地形的限制，不会出现由于地形的复杂程度造成无法测量的情况，从而降低检测的难度，减少监测所使用的的时间，提高监测的效率。无人机获取的数据经过空三加密，能够在使用较少的控制点的情况下，得到较为准确的数据，而传统的测量方法需要按照比例测量地图，需要的人力物力更多。杨青山等[3]研究的无人机摄影测量技术在新疆矿山储量动态监测中的应用与本文结果具有一致性，说明本文研究结果具有重复性以及可行性。综上所述，使用无人机摄影测量方法得到的现场数据更为真实，能够避免更改数据，造成国家资源的浪费。使用无人机监测能够有效的防止越界开采，超量开采，无证开采等违规的行为。

[1]杨超,苏正安,马菁等.基于无人机影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法[J].水土保持通报,2016,36(6):126-130.

[2]许志华,吴立新,陈绍杰等.基于无人机影像的露天矿工程量监测分析方法[J].东北大学学报（自然科学版）,2016,37(1):84-88.

[3]杨青山,范彬彬,魏显龙等.无人机摄影测量技术在新疆矿山储量动态监测中的应用[J].测绘通报,2015,(5):91-94.