基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式研究

张 雷

（华北地质勘查局五一九大队，河北 保定 071051）

有色金属的大多数矿山地质复杂，存在很多地质区域塌陷、矿山地质裂缝等危险地区，矿山开采的每一项工程中都要进行一定的规划才能开始进山开采，整个开发过程包括测绘、勘查、建模、开采等，利用无人机航拍技术获取具体的数据和图像信息贯穿整个矿山开采流程中，保证矿山开采工程安全有效的进行。

1 基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式设计

1.1 引入无人机航拍技术

无人机是一种通过无线电遥控设备或者通过机载计算机进行操控的无人飞行器[1]，这种飞行器的结构简单而且使用的成本低，不但可以完成载人飞机执行的任务，还可以用于载人飞机不能执行的任务，因此，在矿山地质精细测绘中，使用无人机航拍技术对应急突发事件和紧急事情的预警有很大的作用。无人机航拍技术是以无人驾驶的飞机作为空中拍摄的平台，利用计算机对拍摄图像信息进行处理，并按照一定的精度要求合成视频图像。无人机航拍技术的出现有效降低了矿山地质测绘工作的劳动力，相比于传统测绘方式采用的大型装载设备进行矿山地质测绘，本文引入的无人机技术操控起来更容易，而且传统测绘方式中的大型飞机在工作前要提前向有关部门报备，等待审核通过后才可以使用，无人机技术的使用程序比较简单，同时也会减少矿山地质测绘的成本。

1.2 建立三维数据模型

为了更加精准的对矿山地质进行测绘，基于无人机航拍技术的引入，采用三维数据模型来实现地质测绘工作，三维数据模型具备三维空间数据处理能力，比如矿山测绘数据的获取、操纵测绘数据以及数据的组织、分析和表现，三维数据模型结构图如图1所示[2]。

图1 三维数据模型结构图

三维数据模型实际上是将在三维数据模型建立范围内的地质空间归结为一个复合体，在矿山地质测绘工作中，三维数据模型以岩层面为界将矿山地质分割成不同性质的岩层，便于矿山地质精细的测绘。

1.3 确定测绘区域和航线

根据现有的无人机航拍技术标准，如今大部分无人机在航拍过程中的航行时间较短，一般情况下，都在30分钟左右，考虑无人机航行时间较短这一问题，在矿山地质精细测绘中要对无人机的航拍区域进行划分，从而合理的去安排地质测绘的时间、航线以及无人机飞行的架次，在测绘区域面积较大的情况下，通常可以将测绘区域划分进行分阶段测绘，无人机的航拍任务最好是在一次航行时间段内完成，这样就可以推断出接下来时间段，从而有计划的去推进无人机航拍工作，达到矿山地质测绘的目的。

1.4 实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘

根据测绘区域和航线的确定，选择合适的测绘区域和航线，基于无人机航拍技术的引入，建立三维数据模型，实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘。

其中，三维数据模型的建立可以实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘。

基于无人机航拍技术的引入建立三维数据模型，依托测绘区域和航线的确定，实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘，完成本文设计的矿山地质精细测绘方式。

2 实例验证

为了验证本文设计的基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式的可靠性，采用传统测绘方式，以及基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式，制定矿山地质测绘清晰度对比实验。

2.1 实验方法及步骤

为了保证本次实验结果的明显对比性，实验过程中，矿山地质测绘区域和航线的选择要一致，实验的具体操作步骤如下：①首先选择一座矿山，实验开始前观察矿山周围环境是否稳定，包括风向、风力等。②为了提高本次对比实验的精准度，引入矿山地质测绘清晰度作为本次实验的对比指标。③在矿山内选择十组地质区域，分别采用传统测绘方式，以及基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式，进行测绘清晰度对比实验。④记录实验结果并绘制矿山地质测绘清晰度曲线。

2.2 实验结论

根据采用不同测绘方式得到的矿山地质测绘清晰度曲线可知（如图2所示），两种测绘方式对矿山地质测绘有很大差别，本文设计的测绘方式对矿山地质测绘清晰度高，平均清晰度为876.3，而传统测绘方式对矿山地质测绘清晰度明显低于本文设计的测绘方式，因此可以得出本文设计的测绘方式可以完成矿山地质精细测绘工作。

图2 矿山地质测绘清晰度曲线

3 结语

本文提出了基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式研究，基于无人机航拍技术的引入，建立三维数据模型，再结合测绘区域和航线的确定，实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘，从而实现本文的研究。实验数据表明，本文设计的测绘方式比传统测绘方式对矿山地质测绘清晰度高。希望本文的研究能够为矿山地质精细测绘方式提供理论依据。