探讨矿山地质勘查中无人机航拍测绘技术的应用

程慧珺

（安徽省煤田地质局第三勘探队，安徽 宿州 234000）

无人机航拍技术的不断创新和发展，使其在矿山地质勘查工作中的地位不断提升。利用无人机实现航拍测绘，有效提高测绘图像的精度，同时，测绘操作更加简单，测绘成像的清晰度也逐渐提高。当前，无人机航拍测绘技术已经成为矿山工作当中一种十分重要的技术，通过该技术对更多矿山信息资源进行采集和利用，从而更加全面的了解矿山地质特征，并进一步为矿山作业人员提供安全保障[1]。同时，在无人机航拍测绘技术中，融合了三维激光扫描和摄影测量等技术手段，不仅能够利用外置数码照片与点云拟合综合编录，同时还能够利用无人机拍摄的摄影相片进行识别和计算，以此进一步提高测绘资源的利用价值。为了实现无人机航拍测绘技术在矿山地质勘查中应用效果的综合分析，开展下述研究。

1 矿山地质勘查中无人机航拍测绘技术的应用

1.1 构建矿山地质三维数据模型

在勘查矿山地质时，通过无人机航拍测绘技术构建矿山地质的三维数据模型。在建模时，将各个位置上的点云坐标数据作为基础，针对被勘查的矿山地质区域，在遵循细致性、色彩信息连续性的基础上，将各个离散的点云坐标数据点进行连接，进而组成一个连续的面。在生成面构网的过程中，既可以构建一个规则的矩形网格，同时也可以根据被勘查矿山地质的特点，构建不规则的三角网格，图1为两种类型下矿山地质三维数据模型网格结构示意图。

图1 两种类型下矿山三维数据模型网格结构示意图

图1中（a）表示为规则矩形网格结构；（b）表示为不规则三角形网格结构。图1中（X0Y0）表示为模型的起始点点云坐标；DY表示为模型水平方向坐标轴；DX表示为模型垂直方向坐标轴；Xi和Yi表示为某一坐标在三维模型当中的横轴坐标或纵轴坐标；Pij表示为重点点云坐标。在生成矿山地质三维模型时，其格式分为DTM、DEM以及DOM三种。

其中，第一种矿山地质三维模型，通过数字形式代表实际矿山地形特征的空间分布情况，其应用到遥感领域中，有效实现遥感资料的获取和展示。第二种矿山地质三维模型又被称之为数字高程模型，该模型有效实现展示矿山勘查中地表起伏形态特征，并自动生成栅格结构数据集合[2,3]。第三种矿山地质三维模型为矿山地质的正射影像模型，其与前两种模型相比，信息表达更加丰富，并且更加真实和直观。在进行矿山地质勘查的过程中，针对勘查的不同需求，按照上述三种类型，对矿山地质三维数据模型进行构建。

1.2 确定无人机航拍航线

完成对矿山地质三维数据模型的构建后，为了进一步提高测绘精度，需要确定无人机的航拍线路。在对无人机航拍航线设计时，合理选择测绘时间和航线，分阶段完成无人机的测绘工作。

首先，针对无人机航拍测绘区域必须确保其与机场之间的距离在10km以上；无人机的起降位置应当选择在相对平坦的区域，并且保证其周围没有明显的岩块、土坎等突起结构，同时为了进一步提高无人机航拍的视野面积，选择在植被相对稀少的区域进行测绘；最后，无人机的飞行航线必须在保证民航、军方等许可的情况下使用，完成无人机飞行任务的单位以及勘查人员必须具备相应的无人机飞行资质。

在对无人机的航拍航线进行确定时，根据不同机型的结构、续航时间以及勘查任务，选择的航线规划类型包括：栅格化航线、围绕兴趣点环型航线以及二者组合型航线。其中，第一种航线可应用在矿山地质结构起伏不大的情况，这种条件下的栅格航线高度通常不会发生改变，因此，有效节省份额性能耗。针对地势相对复杂、地形变化较大的区域，采用围绕兴趣点环型航线或二者组合型航线进行设置。首先利用栅格型航线确定正射航拍位置，并再将矿山地质勘查目标作为中心点，展开环绕式的倾斜测量，以此将两种航线相结合，获取到更加融合的数码相片，便于后续在信息编录时，获取更加细致的影响测绘数据。

1.3 矿山地质结构快速辅助勘查信息编录

按照上述操作，在获取到足够的矿山地质勘查测绘数据后，为了实现对勘查信息资源的合理利用，完成矿山地质结构快速辅助勘查信息编录。

首先，结合上述构建的矿山地质三维数据模型，将地质勘查模型当中三维点云数据与彩色信息进行耦合匹配。并提取III级和IV级地质的结构面。为了能够更加真实地体现地质结构空间的发育分布状态，利用无人机航拍测绘图像按照标记-耦合-提取的操作流程实现测绘。在对勘查位置的点云数据扫描时，利用空间多义线对勘查区域出露迹线进行描述，并对出露的结构产状在测绘图像上进行直接测量，通过等比例放大的方式，确定在实际矿山地质结构中，该产状的实际结构的参数[4]。同时，在矿山地质勘查结构发育、出露清晰的条件下，利用测绘图像直接识别。其次，利用测绘图像标记位置与三维点云耦合匹配后，点云数据进行结构面识别和提取的方式实现对矿山地质结构快速辅助勘查信息编录。由于通过无人机测绘得到的图像具有更高的分辨率，因此，矿山地质中的细小结构同样能够在测绘图像当中清晰展现。在编录的过程中，直接在小结构面上对其各个参数信息进行解释，并利用画图工具在测绘图像上利用不同颜色的线条描出结构面出露迹线，并直接将测绘图像存储，完成对勘查信息的编录。

2 应用效果分析

为了验证无人机航拍测绘技术在矿山地质勘查工作中的真实应用效果，本文选择将某地区正在进行矿山地质勘查工作的矿山作为依托，通过引入测绘技术，实现对其矿山地质结构各参数信息的获取。

在应用过程中，选择将该技术生成的测绘图像分辨率作为评价指标。测绘图像分辨率越高，说明测绘的清晰度越高，获取到的矿山地质勘查信息越真实，反之同理。选择利用K LAB OPTIZEN POP型号紫外分光光度计分辨率测量装置，测量获取到的测绘图像分辨率，并记录装置上现实的结果，绘制成表1所示。

表1 测绘图像分辨率测量结果记录表

从表1记录的测绘图像分辨率测量结果可以看出，在应用无人机航拍测绘技术后，五个不同区域的测绘图像分辨率均超过了矿山地质勘查规定的1024×800ppi分辨率精度要求。因此，通过应用实例进一步证明，引入无人机航拍测绘技术能够实现更加高精度的矿山地质勘查，并为后续矿山工作的开展提供更有力的勘查资料。

3 结语

通过本文研究可知，无人机航拍测绘技术在矿山地质勘查工作中具有很强的工程适用性，并且未来的应用潜力巨大。但在实际应用中，应当意识到该技术仍然在不断的发展和完善，无论是在操作、设备等方面都存在着一定的提升空间。在后续的研究中，本文针对矿山地质勘查的实际需要，对该项技术在应用中的方式及后期处理等进行优化，从而提高测绘技术在地质勘查中的利用价值。