无人机航拍测量技术在地质矿山治理中的应用

＊毕 怡

（山西焦煤汾西矿业集团高阳煤矿 山西 032306）

矿产行业作为我国的重要经济支柱，在对地质矿山开发不断深入的过程中，也同样带来了一定的问题，采取有效的地质矿山治理措施，更加契合于可持续发展理念。应用无人机航拍测量技术于地质矿山治理中，可以凭借其灵活性与适应性带回准确的数据信息，能够很好地应对矿山地质情况较为复杂的问题，为后续的治理措施提供重要的数据支持。

1.无人机航拍测量技术概述

（1）基本概念。无人机航拍测量技术是以无人机为空中平台，其含有高分辨率摄像机、传感装置以及红外扫描仪等关键设备，以此来快速精准地捕捉地质矿山画面，获取重要的测量信息，在传感器的作用下将捕捉得到的图像与数据信息回传至计算机终端，并且对其进行相应的处理分析，遵循测量标准要求将其生成更加直观与清晰的图像。无人机航拍测量技术是一种复合型的技术手段，它涵盖了微波传输、计算机处理、遥感遥测以及高空拍摄等，具有优越的应用价值[1]。

（2）工作原理。无人机航拍测量技术的工作原理为：在无线遥感技术以及相关装置的作用下来控制无人机移动航线，确保其可以在预先设定好的航线轨道上运行，并进行拍摄测量。传统模式下的无人机航拍测量技术主要集中在采集垂直角度的图像数据信息，伴随着无人机倾斜测量技术的衍生，现阶段的无人机航拍测量技术已经能够做到多角度、无死角以及全方位的拍摄，可以收集得到的数据信息总量大幅上涨，数据分析的精准度也随之增强。当前所应用的无人机航拍测量技术，无人机可以同步搭载多数量、多角度的摄像头，实现交叉拍摄，提高数据信息采集的全面性，数据信息的实际应用价值更为良好。无人机的主要动力来源为电池，确保无人机在一定的时间期限内可以稳定飞行，无人机所具有的电池搭载动力系统能够缓解振动情况，防止对成像质量产生不利干扰。无人机固定翼确保数据信息采集效率过关，续航能力优越。

2.地质矿山治理中应用无人机航拍测量技术的核心优势

（1）安全可靠性过关。地质矿山治理中应用无人机航拍测量技术能够实现安全可靠性过关。在传统的地质矿山测量工作中，往往采取人力方式来获取所需的数据信息，该方式存在一定的危险系数，不仅容易造成测量仪器损坏，严重情况下还会出现人员伤亡情况。而无人机航拍测量技术则有助于从根源上解决这一问题，无人机可以根据所下达的指令到危险区域进行深入调查以及数据信息采取，取代了传统模式下的测量人员，保证测量工作安全性。再加上无人机是由智能系统所控制，在航拍过程中还可以监测作业环境，对测量风险加以规避，避免其受到外界环境的干扰，使用生命周期被大大延长。

（2）无需投入较高成本。地质矿山治理工作具有很高的难度系数，而且工作量也较大，需要投入一定量的资源，整体的测量成本较高。而应用无人机航拍测量技术在地质矿山治理中，则无需投入较高成本，就可以切实满足测量的基本需求。此技术的具体应用只需要采买无人机，为其配备对应的传感器以及摄像机等关键的设施设备。因为无人机操作有一定的技术要求，需在专业人员的指导下开展测量工作，所以地质矿山治理部门也可以采取无人机租赁的方式，由测量单位提供相应的搭载设备，在原有的基础上进一步提高资料利用率，从多方面减少成本投入，获得更为良好的经济收益。

（3）保证数据准确性。地质矿山治理中对矿山测量数据的准确性有着十分严格的要求，传统模式下的测量工作所得到的数据信息准确性与时效性不过关，对地质矿山治理措施的有效落实造成了消极阻碍。而无人机航拍测量技术在实际应用过程中，能够依据地质矿山的实际情况和测量需求来灵活调整无人机飞行高度、相机分辨率以及比例尺设定。无人机搭载摄像机与定位仪器等，可以做到精准定位测量图像，数据信息采集工作可以从多个角度进行，数据信息输出质量良好，可以满足多类型的测量工作需求，增强图像的高清程度[2]。

（4）作业效率表现优越。地质矿山治理过程中涉及众多环节，提前规划好测绘工作非常关键，从之前的测绘工作表现来看，工作效率较低，存在资源浪费情况。而通过应用无人机航拍测量技术，则在原有的基础上大大提高了资源利用效率，无需投入过多的时间成本与人力成本，作业效率表现优越。通过无人机操作人员和信息系统操作人员的密切配合，可以快速地完成多项测量工作，降低了原本的劳动强度，提高了测量工作的科学合理化程度，为后续的地质矿山治理措施制定与落实奠定了重要的基础。

3.地质矿山治理中无人机航拍测量技术应用表现

(1)矿山地质精细化测绘

①科学应用无人机航拍技术。无人机是被无线电遥控或带有计算机设备来实施操控的一种无人飞行器，它具有简单的结构，其使用过程中也无需投入较大成本，可以高质量完成各类任务。开展矿山地质精细化测绘工作可以科学应用无人机航拍测量技术，其能够很好地应对各类型的应急突发事件，第一时间对外发出报警预警。无人机航拍测量技术是将无人机作为空中拍摄基本单元与平台，在计算机设备的支持下，科学合理地处理其所回传的各类拍摄图像信息，同时可以遵循矿山地质测绘的具体精度需求来开展视频图像采集工作。通过应用无人机航拍测量技术，有助于大大降低传统模式下开展矿山地质测绘工作的人力消耗，该技术操作应用还具有简便性特征，可以高效地完成测绘工作。传统模式下的测绘工作开展所应用的测绘方式需要使用众多的大型机械设备，在使用之前还需向相关部门报备，通过审核申请后才可使用。而应用无人机则无需这些步骤，应用流程也十分简便，可以有效地节省矿山地质测绘成本。

②发挥三维数据信息模型辅助作用。为了能够进一步提高矿山内部地质情况的测绘准确度，除了要应用无人机航拍测量技术之外，还应当有针对性地构建三维数据信息模型，发挥出其辅助作用。三维数据信息模型具有较高的三维空间数据信息处理水平，可以在模型中添入相应的矿山测绘数据信息，后续对其操纵十分便利化。三维数据信息模型的本质就是在模型构建的有效范围与地质空间形成一个结合体，为进行后续的矿山地质测绘工作提供数据信息支持。三维数据信息模型的界限可以设定为地质矿山的岩层面，将其地质情况细化分成不同性质的岩层，更加有助于达成精细化测绘目标。

③明确测绘区域和航线。从无人机航拍测量技术应用的实际情况来看，绝大部分的无人机在实际航拍过程中可以维持的时间较短，一般在30min左右。为了解决其航行时间短的问题，需提前明确测绘区域，制定相对应的航线。矿山地质精细化测绘在准确划分航拍区域的基础上，可以更加合理化地安排测绘时间与测绘航线。当矿山地质测绘面临较大面积的测绘区域，可以采取分段测绘的方式，无人机航拍测量技术也能够在合理的时间段内完成，进而推断出后续的时间规划，科学制定无人机航拍工作计划，高效开展矿山地质测绘工作[3]。

(2)矿山地质灾害

矿山地质灾害问题是地质矿山治理需着重考虑的问题，为了能够当发生地质灾害时可以实现更为精准化的定位，就要科学应用无人机航拍测量技术。

①准确提取矿山灾情信息。矿山内部的成矿区域绝大多数都位于恶劣的地质条件下，通常为突发性地质灾害，具有很强的破坏力，且难以提前检测预防，当矿山出现灾害状况，就极易引发大规模的山体塌陷。无人机航拍测量技术具有精度高、适应性强的特征，在其应用过程中，借助于其所具有的数据信息专业获取设备来有效拼接矿山内部基本情况，并且还能够矩形矫正所设定的平面二维坐标，以此为基础构建完整化的三维立体模型，依据矿山的具体地质情况在模型中进行全面还原。与此同时，将无人机所采集到的低空影像与原矿山地貌来综合对比，后续再以纹理叠加的方式来细节化处理矿山的主要灾害区域，更加深层次地分析影像叠加后的矿山内部地质情况，标注方式可以采取文字标注或符号标注，找到主要灾害点。以此为基础，科学设计矿山内部灾情信息提取方式，借助于无人机航拍测量技术来确保各个图区的内部信息的精度过关。后续再几何对比无人机航拍测量技术所提取到的数据信息域DEM，设定坐标主要方向为比例尺以北方向，该方式下，转换数据域坐标会更加顺畅，能够合乎灾害数据信息配对需求。依据相关数据信息的特征化图像所处位置以及与比例尺大小有机结合，进而准确定位出矿山内部的灾害区域。因为无人机在航拍过程中存在着轨道偏离的可能，所以还应当在数据信息获取阶段时科学应用大数据处理技术来有效调试偏离精准度，以此避免出现数据信息偏离性误差状况[4]。使用无人机航拍测量技术中的三维拍摄技术，完成二次模拟成像，有助于动态化监测无人机拍摄图像，合乎矿山地质灾害信息精准化提取具体要求。

②妥善处理矿山灾害信息。矿山地质灾害数据信息提取工作所含有的环节包括筛查数据信息、去噪以及提炼，也就是要有针对性地处理采集到的信息。第一，应数据综合性评估采集信息，以此区域性划分矿山内部地质灾害，根据地质灾害覆盖面积的严重度细化信息为3个等级。对于矿山内部受损害地质状况的识别可以采取测绘影像解释方式，整体性评估主要地质类型占比的受损情况，根据评估结果来明确矿山灾害的具体等级，与附近生态环境所具有的自我修复能力特征相结合，删除灾害影响相对来说较弱的区域数据。第二，需二次处理删除余下的数据信息，借助于无人机航拍测量技术来有效识别各数据信息精准度，删除处于较低精准度的数据信息，以应用边缘模糊化方式来细化灾区位置，和区域识别有机融合，提取出关键的价值信息，之后再人工解读矿山灾区的实际受损程度，确保数据信息处理更为准确，有助于相关工作人员更加快速地分辨出灾害物。第三，以所获取到的数据信息为基础，针对性地提炼多元化信息，以正向映射技术来高程模型成像处理矫正完毕的数据信息，高质量完成数据信息预处理。

③显示分析矿山灾害测绘图像。借助比例尺重复矫正处理完成的数据信息，获得相对应的热红外线和DEM数据信息，其是矿区灾害成像的数据信息源。借助显示设备来投映数据信息在屏幕中，应用人工翻译技术来分类灾害基本类型。同时还要全面地识别地质矿山隐藏的灾害体，以定位方法来深层次分析图像结果，制定有针对性的增援计划，对矿山二次灾害进行有效预防。在无人机航拍测量技术的支持下，开展矿山三维建模，以此全面显示分析矿山灾害测绘图像。

(3)矿山地质勘查

①构建矿山地质勘查三维模型。矿山地质勘查是地质矿山治理的关键环节，无人机航拍测量技术在矿山地质勘查中的应用，可以构建出准确化程度更高的三维模型。在进行建模时，基础内容为矿山各大位置的点云坐标信息，与被勘查的矿山地质区域基本特征有机融合，则可以有效连接离散的点云坐标数据信息，组建连续面。建立面构网有助于形成规则性的矩形网络以及不规则的三角网络。矿山地质三维模型是以数字的方式来展现出矿山地形特征的空间特征，获取和展示遥感资料更加便利。采取数字高程模型的方式还有助于体现出矿山勘查过程中的地表形态和特征，自动化生成栅格结构数据集合。而矿山地质正射影像模型相比于上述两种模型来说，它有着更加丰富的表达，直观性和真实性特征也更加显著[5]。

②设定无人机航拍航线。当矿山地质三维模型构建完成后，为了确保勘查测绘精度过关，需预先设定好无人机的航拍航线。无人机航拍测绘区域和机场之间的距离不能少于10km，无人机起降位置要优先选择平坦处，周围没有土坑。为使无人机的航拍面积更大，测绘工作区域可以设定在植被数量较少区域，无人机的航拍航线要提前向军方与民航申请，执行航拍测量任务的人员要具有专业资质。统筹规划无人机航行航线，需考虑到机型结构、续航时间与勘查任务根本要求，以此科学选择环形航线与栅格化航线。

4.结论

综上所述，地质矿山治理中应用无人机航拍测量技术，可以被用来进行矿山地质精细化测绘、矿山地质灾害治理以及矿山地质勘查等工作，能够根据地质矿山治理的实际需求，科学操作无人机设备，将航拍测量技术所具有的优势作用充分发挥出来，实现实时全方位作业，保证勘查安全可靠性以及数据信息准确性，为后续的治理措施制定打下坚实的基础。