矿山工程测量中无人机航测技术运用研究

引言：

随着现代化矿山建设的不断推进，对矿山工程测量提出了更高的要求，传统测量方法效率低、精度有限，已无法满足日益复杂的矿山开发需求。近年来，以无人机为平台的低空遥感测绘技术快速发展，为矿山工程测量注入了新的活力，无人机航测具有机动灵活、响应迅速、成本低廉等优点，在矿山地形测绘、开采监测、储量计算、环境评估等方面具有广阔的应用前景，因此加强无人机航测技术在矿山工程测量中的应用研究，对于提升矿山管理水平、保障矿业安全生产、促进矿业经济可持续发展具有重要意义。

1 无人机航测技术原理及特点

1.1 技术原理

无人机航测技术是一种集成现代测绘学、计算机视觉、无人机平台等多学科前沿技术的综合测绘手段，其基本原理是利用搭载在无人机上的数码相机，在预设航线的控制下对地面目标进行多角度、多重叠的影像采集，然后通过一系列数据处理流程，如影像匹配、空中三角测量、密集匹配等，提取地物表面的三维几何信息并结合控制点数据，生成数字表面模型（DSM）、数字高程模型（DEM）和正射影像等测绘产品。与传统测绘方法相比，无人机航测突破了地面作业的限制，能够快速获取高分辨率影像数据，大幅提高了测绘效率。

1.2 技术特点

作为一种新兴的测绘手段，无人机航测技术具有灵活机动、响应迅速、成本低廉等突出优势。其一是无人机平台具有体积小、重量轻、垂直起降等特点，无需专门的起降跑道，适应性强，可以在复杂地形条件下灵活部署和执行任务。其二，得益于无人机的低空低速飞行特性，航测影像的分辨率可达厘米级，能够获取地物表面的精细纹理和结构特征，为大比例尺地形图测绘和高精度三维建模提供了数据基础。其三，无人机航测作业流程简单，数据处理自动化程度高，可在短时间内完成数据采集、处理、制图等工作，大大缩短了测绘周期。

2 无人机航测技术在矿山工程测量中的具体应用

2.1 矿山地形测绘

矿山地形测绘是开展矿山工程建设和生产管理的基础性工作。传统测绘方法主要采用全站仪、GPS-RTK 等设备进行野外测量，工作强度大、效率低，尤其是在地形复杂、交通不便的矿区，测绘作业面临诸多困难。无人机航测技术的出现为矿山地形测绘提供了一种高效、灵活的新途径，通过合理设计航线，无人机可在短时间内完成矿区的影像采集任务，获取高分辨率的航摄影像 [1]。利用这些影像数据，通过空中三角测量、密集匹配等处理，可以自动生成数字表面模型(DSM) 和正射影像，并进一步制作出大比例尺地形图和三维实景模型。与传统方法相比，无人机航测可将野外作业时间缩短 70% 以上，大幅提高了测绘效率，同时无人机航测获取的高分辨率影像能够反映地物的精细特征，通过提取等高线、坡度、坡向等地形要素制作出满足矿山工程设计和施工放样要求的高精度地形图，为矿山智能化管理提供重要的基础数据支撑。

2.2 矿山储量监测

随着无人机遥感技术的发展，通过无人机倾斜摄影测量，可快速获取露天矿区的三维实景模型，直观反映矿体的空间展布特征。在此基础上，利用矿体参数和品位信息，通过三维地质建模可构建矿体品位模型，将无人机测量获取的露天矿实景模型与品位模型进行叠加分析，并结合开采进度数据，就可实时计算采出矿量和剩余矿量，实现矿石储量的动态管理。国内外学者利用无人机开展矿山储量监测的研究和应用取得了显著成效。例如，澳大利亚某学者利用无人机获取某露天煤矿连续两个月的 DSM 数据，通过变化检测分析计算采出矿量，结果表明无人机测量精度可达到传统地面测量方法的水平。

2.3 矿山开采监测

矿山开采过程中，采场地形地貌、岩体结构、应力状态等发生动态变化进而诱发采场边坡失稳、滑坡、塌陷等地质灾害，因此及时、准确地掌握采场地形变化信息，对预警地质灾害、指导安全生产具有重要意义 [2]。无人机航测技术可为矿山开采监测提供高时效、高分辨率的影像数据，并通过多时相数据分析，及时发现采场变形的异常区域，为矿山安全预警提供重要的信息支撑，一方面无人机低空慢速飞行的特点，可获取厘米级分辨率影像，精细刻画采场地形地貌特征，通过与设计开采方案的对比分析，及时发现超挖、欠挖等问题，优化生产组织管理；另一方面采用多时相无人机数据，利用 DSM 变化检测、点云变形分析等方法，可量化分析采场地表变形特征，评估边坡稳定性，预警滑坡、崩塌等地质灾害。例如，河南某大学利用无人机获取某金矿露天采场连续三期DSM 数据，通过开挖区变化检测，定量分析了采场边坡变形特征，结果表明采场局部区域存在失稳风险，为矿山安全管理提供了科学依据。西南某大学利用无人机激光雷达获取某露天煤矿不同时期点云数据，通过点云配准和变形量计算，揭示了采场台阶、排土场等重点区域的稳定性变化特征。综上所述，面对日益复杂的矿山开采环境，无人机航测技术在动态监测、安全预警等方面必将发挥越来越重要的作用。

2.4 矿山环境监测

矿产资源开发不可避免地对矿区及周边生态环境产生影响，加强矿山生态环境监测，及时掌握矿区环境状况，是实现矿山绿色开发和可持续发展的重要保障 [3]。当前，矿山生态环境监测主要采用地面调查和定点监测等方式，存在工作量大、覆盖范围小、监测频率低等问题。而无人机遥感技术凭借其机动灵活、响应迅速的特点，可获取矿区高时空分辨率的影像数据，并通过数据挖掘和分析，及时发现矿区及周边生态环境问题，为矿山生态修复提供依据。

例如，在土地复垦监测方面，传统方法主要通过人工调查统计，很难及时、全面地掌握矿区复垦地块的动态变化，利用无人机航测获取高分辨率遥感影像并结合深度学习等智能解译技术，可精准提取裸露地、复垦地等地类信息，评估矿区土地损毁和复垦状况，同时多时相无人机数据可用于分析评价矿区植被恢复效果，为优化生态修复措施提供参考。在废弃地环境监测方面，矿山废石场、尾矿库等是重点监测对象，利用无人机搭载可见光、多光谱、高光谱等传感器获取废弃地的地表覆被类型、矿物组分、重金属污染等信息，评估其生态环境风险，指导污染防治和生态修复工作。例如，某大学利用无人机高光谱遥感监测某废弃磷矿山重金属污染特征，分析结果表明矿区土壤砷、镉等重金属含量超标，需采取针对性的修复措施，在矿山生态环境监测领域，无人机遥感以其数据获取方便、信息量丰富的优势必将得到更加广泛的应用。

结束语：

无人机航测技术作为一种灵活高效的测绘手段，其在矿山工程测量中的应用价值日益凸显。未来，无人机航测技术与倾斜摄影、激光雷达等先进测绘技术的进一步融合，以及人工智能、大数据分析等信息技术的深度应用，将为矿业发展注入新的动力，助力矿山企业实现安全、高效、绿色、智能的现代化发展目标。

参考文献：

[1] 周庭栋 . 工程测量中的无人机航测技术应用研究 [J]. 智能建筑与智慧城市 ,2025,(05):40-42.

[2] 叶丛 . 工程测量中的无人机航测技术应用探究 [J]. 中国设备工程 ,2025,(08):219-221.

[3] 徐根琦 . 无人机航测技术在工程测量中的应用研究 [J]. 房地产世界 ,2024,(16):155-157.