无人机测绘技术在金属矿产开采中的应用

马世龙，朱小韦

（河南测绘职业学院，河南 郑州 450046）

在测绘工程中，运用无人机技术，能有效提升测绘作业质量，降低测绘作业成本。当前时期，各行各业对测绘领域新技术的应用提出新要求，为了确保无人机技术在金属矿产开采中得到广泛的运用，本文在已有成果研究基础上，探讨此项技术在金属矿产开采中的应用要点。

1 无人机测绘技术优势

1.1 响应速度快

利用无人机技术进行测绘作业时，一般情况下，无人机会保持低空飞行，对起降落场地的要求比较低，起飞的准备时间比较短，受外界环境因素影响较小，故可以节省较多时间。

无人机内部配置飞行控制系统，该系统能够按照设定的测量任务，快速获取最终的测绘结果。例如，如果出现自然灾害时，当地应急部门可结合地形数据，制定出合理的应急方案，在无人机技术的支持下，能够快速测量灾区内部的地质环境，并运用网络技术，将最终获取的测绘数据及时上传给应急部门，应急人员结合灾区反馈的各项测绘信息，对既有的应急方案进行完善与改进。

1.2 测量精度高

在传统的测绘工作中，通常要求测绘人员携带相关仪器开展实地测量工作，测量精度相对较低。随着无人机测绘技术的应用，可在同一时间内、不同测绘环境同时开展工作，在不同航拍高度下实施精确测量，不断扩大测量作业范围，最终所获取的各项测绘数据精度也更为准确。

在无人机测绘技术支持下，系统可以通过光谱，针对各项航摄数据进行有效性分析，并加强数据处理速度，可在较短时间内，获取更多的监测数据。无人机测绘技术的科学应用，可以实现数据信息的快速处理，结合三维仿真模拟技术及数据库信息，可以更为全面的展示出准确数据，进一步提升测绘工作质量。

1.3 时效性高

传统测绘主要依据测量人员手动收入各项数据，然后开展数据汇总与整理，并上传给有关部门，此种测绘方法的时效性比较差，会影响测绘成果整体质量。利用无人机技术开展测绘工作，能够实现信息的快速联动，在实际测绘工作之中，系统能够自动将具体的测绘信息反馈给有关部门，设计人员可结合项目所在区域的地质环境，进行二次测量，并对之前的测绘数据进行校准，快速发现遗漏区域，提升测绘作业的整体质量。

1.4 作业成本低

在一些大型项目之中，测绘工作范围比较大，测量内容也较多，若采用传统的人工测量方法，会提升项目成本，甚至出现超过项目投资预算，给项目的建设带来不利影响。采用无人机技术开展测绘工作时，能够每日完成几十平方公里的航摄，通过在短时间内完成测绘作业，可以进一步降低人力成本，同时能够减少设备运行损耗，因此，无人机技术已经逐步成为我国测绘工程中的核心技术之一。

2 无人机测绘系统组成

无人机测绘系统主要由两部分组成，分别是软件设备与硬件设备。硬件设备主要包含飞行器、动力供给系统、能源调节设备、高清摄像机等；软件设备主要包含飞行控制系统、软件系统、遥感系统与图像处理软件等[1]，其中，无人机的飞行控制系统由传感器、机载计算机和伺服作动设备三部分构成，其主要功能是实现无人机姿态、航迹、起飞和着陆以及任务设备等功能的管理与控制。

无人机通常由合金钢、碳纤维与玻璃钢等一系列材料制作而成，在机身安装电池单元、任务输入单元、降落伞舱及高清摄像机等设备[2]。利用无人机技术进行测绘作业时，通常以机载遥感设备获取图像信息，如高分辨率数码相机，再用计算机软件对图像信息进行内业处理，制作成具有一定精度并满足测绘任务的地理信息图像。无人机控制系统工作原理如图1所示。

图1 无人机控制系统工作原理示意图

3 无人机测绘作业技术要点

3.1 明确无人机应用流程

首先，在测绘作业准备环节，需要充分认识准备工作的重要性，要根据勘测与设计的要求选择比例尺，提升数据采集的精确性与合理性。其次，要合理控制无人机航拍高度，通过应用数码微单相机拍摄，合理选择相机的焦距和影像地面分辨率，确保能够取得较好的航摄效果。最后，利用无人机技术对金属矿区测绘期间，工作人员需进一步明确具体的技术要求与航高，设置航向和旁向重叠率，科学使用专业软件，设计具体的飞行航线，在航线设计环节，需要提前确定出具体的飞行路线，包括对矿产开采的位置，设置定点拍照位置[3]。另外，还要将设计航线准确输入到无人机自动驾驶系统内部，并运用GPS导航，结合之前设计好的航线进行飞行，在固定位置拍照。与此同时，在地面具体位置布设像控点，各个航片需要设置三个以上像控点，进而获取更加精确的三维坐标。

3.2 准确获取测绘影像资料数据

在金属矿产开采的测绘作业中，通过积极运用无人机技术，可以帮助工作人员更加全面了解测量区域内矿产结构的具体状况，并对无人机的具体飞行路线进行优化设计，在正式飞行之前，需要开展试飞，合理选择设备平台。在飞行测量期间，因为无人机的飞行幅度比较小，偏角大，因此，获取必要数据信息后，在无人机飞行期间，还要拍摄出一定数量的图片，确保后续的三维影像效果更好。在无人机拍摄测绘影像资料的过程当中，需要从不同角度来拍摄，确保拍摄画面符合处理标准要求，由此可以更好的提升拍摄影像质量[4]。

3.3 在恶劣环境下加强测量分析

由于部分区域的地质条件较为复杂，若采取普通测量方式，无法获取精确测绘数据，因此，在复杂环境下开展测绘工作，通过运用无人机技术，可以获得较好成效。此项技术的科学运用，不但可以实现低空航拍目标，而且能够对有关数据实施精确分析，确保最终的测量结果更加精确。随着科学技术的快速化发展，测绘系统的智能化水平得到明显提升，各项航拍数据的统计与分析，均能够实现智能化，例如，在金属矿山测绘工作中，经常会遇到恶劣气候环境，通过科学应用无人机技术，不但可以精确的获取各项数据信息，而且能够大幅减少人力测量作业量。

3.4 测绘数据的采集

运用无人机测绘技术开展数据采集工作，可直接将对应数据分成自动加密采集与手动采集两种类型，其中，手动采集主要以计算机远程控制为基础，而数据采集需要满足实际要求。采取自动化加密采集方式，在数据和信息采集前，利用无人机内部拍摄装置和传感器，暂时保存相关数据，然后对存储器实施加密处理，可以显著提升数据的可靠性与安全性，在应用此项数据采集技术时，工作人员需要设置访问权限，由此才可以获取系统内部的存储信息。为确保无人机技术得到合理运用，作业人员需配合运用其他测绘技术，要了解无人机技术的各项优势，全面掌握无人机测绘原理与具体注意事项，确保无人机技术在矿产资源开采中得到高效运用，获取更加科学的测绘数据。

3.5 测绘数据的处理

和传统的测绘数据处理相比，在无人机技术背景下，各项测量数据处理效果更好，具体表现为数据处理效率比较高、数据的处理精度高等，特别是在大面积测绘工作当中，例如，在矿区金属矿开采测绘期间，若采取传统测绘技术，会影响最终测绘数据的完整性，而且最终的数据处理效果也比较差，无法对后续的矿区管理工作进行有效指导，甚至影响矿山污染整治效果。在对金属矿产开展测绘工作时，通过全面运用无人机技术，不但能够帮助有关人员快速、精确获取矿区的相关数据，帮助其进一步了解矿区具体情况，而且可以实现各类测绘信息的有效反馈，由此可以为金属矿区的后续整治和管理提供诸多便利，提升各项数据的整体利用效率[5]。

在大数据与人工智能全面发展背景下，无人机测绘技术的应用范围将不断扩大，未来此项技术将会应用到更多领域，结合无人机技术的发展特点可知，不能单纯依赖无人机技术，在部分区域，无人机技术无法得到良好应用，比如，在岩土工程测绘与地下资源勘探中，而是要求有关人员将无人机技术将其他测绘技术有效结合，提升测绘工作效率[6]。

4 无人机技术在矿产开采中的应用

4.1 在矿产地形测绘中的应用

金属矿产测绘工作开展的过程中首先需要获取基础性的数据信息，主要包括遥感影像、地形图件及高程模型等。以往的金属矿产测绘工作多采用传统测绘方法，但由于金属矿山处于偏远地区，地形、地貌较为复杂，因此只能获取粗略的测量数据，进而影响了数据的准确性，同时也使得获取的数据不够全面，难以了解矿山的整体情况。而无人机测绘技术能够获取最为全面的基础数据信息，并且可应对金属矿山复杂多变的自然环境，进而有效提高测绘的整体效率。

4.2 在矿山规划测量中的应用

无人机测绘技术具有诸多优势，其中测绘面积大是其核心优势之一。将无人机测绘技术运用到矿山工程规划测量工作之中，可进一步了解矿山内部地质结构信息，为规划设计提供依据。在矿山地域规划工作中，运用无人机技术，可获取矿山内部的人文地质条件[2]。

为获取更加精确、规范化的矿山地质信息数据，测量人员需在无人机测绘技术的支持下，通过对矿山内部地质环境实施专业性测绘，并结合具体的测绘图像，做好标记工作，配合运用计算机系统，能够为规划人员提供虚拟三维立体地质模型，可帮助有关人员更加直观地了解金属矿区内部地质信息，进而制定出更为科学的金属矿产规划开采方案。

4.3 在金属矿产开采测量中的应用

为确保金属矿产开采工作的顺利开展，提升矿产开采的安全性与可靠性，在开采时，需提前做好相应的测绘工作。由于矿山所处区域的地质环境比较特殊，若采取传统的测绘方法，作业人员需要携带专业设备实地勘察，此种测绘方式不完全适合应用到金属矿产开采测绘工作当中，例如，各项测绘设备不能全部运输至矿区内部，在测绘工作期间，因为该地区的地势较为险峻，容易引发严重的安全事故。为减少以上问题的出现，并提升矿产开采区域内测绘成果质量，工作人员需合理运用无人机技术开展测绘工作。

将无人机技术应用到金属矿产开采测绘工作之中，能够更好发挥出无人机技术的各项优势，确保测绘工作质量和效率得到双重提升[3]。在对矿区内部地质地貌实施勘测期间，工作人员可将无人机技术和超高清摄像设备完美结合，进而快速获取测绘摄像。与此同时，对于工作人员无法进入到内部的复杂矿区，工作人员可操控无人机，针对此区域内部实施航空测绘，通过利用计算机系统，针对航空测绘图像和坐标信息进行有效分析，能够更好提升各项测绘数据的合理性与精确性。

4.4 在开采动态监测中的应用

在我国的无人机测绘行业发展期间，低空无人机遥感系统应用范围较广，将此项技术运用到动态监测金属矿产开采之中，能够取得较好的应用效果，同时，此系统的运行成本与操作成本均比较低，操作流程简单，具备比较高的灵活性，故能够明显提升测绘成果质量。比如，在某金属矿产开采测绘工作之中，通过将遥感航测技术和TBC技术完美结合，首先运用TBC软件，针对遥感航测数据实施综合性整理与分析，进而获取具体的正射影像图，系统对最终的正射影像图实施转化，最终获得3D高程影像，把不同拍摄时期的高程影像进行对比，即可获取相邻周期的矿产资源开采动态影像。无人机航空遥感技术的应用，不但能够明显提升测绘数据和图像间的转化效率，而且可以确保最终获得的各项数据更加精确、真实，对目标的动态监测也更为高效。

5 结语

本文主要对金属矿产资源开采中无人机测绘技术的具体应用进行了分析，明确无人机技术的作业流程及工作要点。与传统的测绘技术相比，无人机测绘技术的优势非常明显，在矿产资源开采等领域的应用也将越来越广泛。

随着无人机技术进一步从科技成果向测绘应用的转变，测绘工作者需要充分发挥无人机技术的应用优势，适应各种环境下测绘任务的开展，确保无人机测绘成果质量的稳定性和高效性。