无人机技术在数字矿山中的应用

吉林省地矿测绘院，吉林 长春 130062

当前社会对矿产资源的需求量持续增加，受到以往粗放式管理模式的影响，矿产开发存在一定的资源浪费情况，不利于行业的可持续发展，在此背景下，数字化技术的引入，成为矿产行业发展的必然趋势，数字矿山的价值和作用日益凸显。无人机属于一种先进的测绘技术，在数字矿山中应用无人机能够充分满足测绘需求，对实现行业可持续发展具有重要价值。

1 无人机技术概述

无人机属于一种先进的飞行器技术，无人驾驶是其最显著的特征，集遥感应用、定位技术、通信技术、遥测技术、传感器技术以及飞行器技术于一体，具有专用化、智能化以及自动化等优势，在环境监测、资源开发、土地利用以及城市建设等方面获得广泛应用。无人机技术已经在我国各个领域获得广泛应用，无人机中搭配遥感系统，可以快速完成对目标物的遥测监控，并且精度和图像质量较高，利用数码摄像机等装备完成记录和拍摄，将数据同步传输给地面终端，进而完成测绘任务。

2 无人机技术主要特点

无人机技术的主要特点如下：（1）数字产品多样化。无人机作为一种新型技术，其在诸多领域均实现了广泛应用。例如在城市测绘、建筑施工、低空航拍等领域，无人机技术发挥了关键作用。而且随着其应用领域的不断延伸，数字产品也逐渐呈现多样化，包括三维景观图、三维地图、影像地形图、数字线划图、数字正射影像以及数字高程模型等，可以充分满足使用者的不同需求。（2）成本低廉。无人机技术与传统的测绘技术相比，运行成本较为低廉，其体型较小，通过低空遥感设备完成各种测绘任务。在整个运营过程中，不需要投入大量的成本，也无须消耗大量人力资源，其低廉的成本有助于无人机技术的全面推广。（3）维护便捷。无人机体型较小，装载的设备并不复杂，如果无人机在操控中出现任何问题，操作人员都能够及时维修，使其快速投入使用，发挥其在测绘中的作用和价值。同时，无人机日常维护也较为便捷，可快速完成调试和维护工作，并不需要操作人员具备较高的专业能力。（4）快速响应。与传统测绘方式存在差异，无人机主要通过低空飞行的方式完成影像记录，操作人员在短时间内即可准备好升空工作，空域申请也较为便捷，天气条件和环境影响对无人机的应用影响较小。同时，无人机速度较快，能够在规定时间内到达工作区域，并且快速完成相关任务，面对较大的工作量较大时，无人机具有显著优势。（5）获取数据能力强。随着无人机技术的发展、各种装备的升级，其获取数据的能力不断加强，如多波段、单波段以及全色波段传感器，可以对监测目标进行多角度、全方位的摄影，保证获取数据的准确性和即时性。

3 无人机技术在数字矿山中的应用价值

（1）无人机技术的成本低廉。在建设数字矿山中，利用无人机技术可以快速完成数据获取，丰富及完善矿山数字库，起到降低矿山建设成本的作用，为企业节约建设资金，有助于企业控制运营成本。

（2）无人机技术获取数据更加准确，传统的测绘方式受到地形环境的制约，难以保证数据的准确性和可靠性，而应用无人机技术，能够克服各种险阻地形，完成数据的快速获取，保证数据更加准确真实，符合数字矿山的建设要求。

（3）预防矿山灾害。矿山在开发生产过程中，伴随着不同类型的地质灾害，如果发生地质灾害，将会影响矿山生产安全，而利用无人机技术能够有效检测和预报矿山灾害，促进企业安全生产，对提升矿山安全管理水平具有积极意义。

4 无人机技术在数字矿山中应用的技术流程

（1）像片测量。无人机技术在具体应用中，像片测量是测图和内业加密的关键依据，其会对成像精度带来巨大影响，因此，需要对其进行科学操作，严格按照既定的操作标准作业。首先，根据地形图外业摄影测量规范，对各个区域的网布点进行科学布设，保证网布点的合理性以及科学性；其次，选择控制点是无人机应用的关键和核心内容，通常情况下，实地目标地物体积较小，因此要考虑影像的清晰度，便于提升成像精度；最后，在选择控制点时，要对控制点进行简单的图像和文字说明，通过简练的语言表述控制点与周围地物的具体关系。

（2）地形图编辑与数据采集。在测绘矿山的地貌和地物中，主要通过无人机完成立体跟踪式三维作业，并且以外业采编和调绘为主，可以快速完成数据采集及地形图编辑。操作人员根据规范格式的要求，对采集地物地貌中的数据进行处理，生成标准格式数据文件，在绘图软件中完成数据导入后开使编辑地形图。

（3）制作正射影像图。在完成地形图编辑工作后，要制作正射影像图，通常情况下，每个像对根据5网格间距自动生成DEM，对影像图进行分别编辑，根据像片的方位元素，对其进行数字化纠正，保证正射影像图的精度和质量。同时，还要对正射影像进行色彩平衡、图廓裁切以及镶嵌等处理，在完成像图修饰后，完成正射影像图制作。

5 无人机技术在数字矿山中应用的数据分析

（1）精度分析。矿区地形主要为山地地形，在平面位置图精度分析中，要对各种管线、低压电力线以及通讯线的误差进行纠正，保证误差控制在±1.2mm左右。同时，还要对野外控制点的误差进行纠正，保证在±0.5mm左右。

（2）质量分析。正射影像上的所有数据都要符合规范要求，并且对影像图进行观测检查，保证不存在明显的地势起伏。同时，正射影像图要反差适中、色调一致、色彩均衡，可以充分满足遥感影像的质量要求。

6 无人机技术在数字矿山中的具体应用

（1）矿山测绘。随着信息技术在矿产行业的不断应用，矿山数据库在矿产资源开发中的重要性和作用性日益凸显。尤其是基础数据，能够为资源开发和企业生产提供导向作用，基础数据主要包括高程模型、正射影像以及地形数据等。传统的测绘方式较为烦琐，测绘周期较长，矿山数据库不仅无法完成实时更新，还会消耗大量资源。很多金属矿位于造山带和板块结合带，受到地形环境的影响，无法布控测点，导致数据准确性较低、完整性较差。无人机属于一种新型技术，其主要以低空摄影的方式完成测绘任务，具有较强的环境适应能力，能够在各种复杂环境下完成测绘工作。同时，在数据采集方面，其准确性和即时性较高，具有较强的数据获取能力，能够在较短的时间内完成数据采集、处理和分析。在数字矿山测绘中应用无人机技术，可以改进当前测绘工作的现状，具有广阔的应用前景。

（2）资源监管。随着我国社会的蓬勃发展，对矿产资源的需求量持续增加，而矿产资源属于不可再生资源，尤其是金属资源，更是推动社会发展的稀缺资源。但是当前在矿山开发中，存在一定乱采乱挖、违规开采的现象，很多矿山规模较大，如果依靠传统的人力监管方式，难以实现高效治理，对矿产资源的有效利用带来负面影响。无人机技术具有适应能力强、工作周期短以及机动灵活等特点，能够快速获取影像资源、分析相关数据，可以对矿山进行全面的监控和管理。尤其在金属矿山开发中，应用无人机技术能够快速发展乱采乱挖等行为，对矿产环境开展综合治理，为管理部门制定各项决策提供可靠、准确的数据。

（3）地形测量。无人机技术能够对矿山的地形、鞍部和高程点进行有效测量，通常情况下，其测量方式如下：①在绘制矿区道路中，可根据道路等级进行科学分类，先绘制主干道路、后绘制次主干道路，通过鲜明的标识标记道路的贯通情况；②无人机可以对路灯和电力网的分布情况进行绘制，并且根据“从高到低”的顺序开展；③绘制矿山建筑物，根据从高到低的顺序绘制，能够准确标识出门墩以及围墙等附属结构；④绘制矿区等高线，同样遵循从高到低的原则绘制等高线；⑤布设高程点，将高程点分布到图幅中，图面整洁美观。

7 结束语

总而言之，随着我国信息技术和数字技术的发展，其在矿产开采中的应用更加深入，尤其在社会对矿产资源需求量持续增加的大背景下，数字矿山已经成为必然的发展趋势。无人机具有操控简单、维护便捷、成本低廉、快速响应以及获取数据能力强等特点，比传统的测绘方式具有显著的优势。因此，企业要结合自身实际情况，采取科学的措施合理应用，发挥其在数字矿山建设中的价值，推动我国矿产行业的可持续、稳定发展。