无人机航测在矿山测绘中的运用

引言

近些年，无人机技术有了很大进步，新机型不断出现，续航能力也得到了明显改善，这给它在农业植保，森林火灾预警，应急救援这些方面的广泛应用打下了很好的根基，凭借专门的喷洒装置，无人机可以做到精确投放农药，这样就提高了农药的使用效率，改善了作物病虫害的防治效果，无人机装上红外传感器之后，就能随时观察林区火情变化情况，而且还能参与到灾害现场的人员搜救当中，在全球卫星导航系统定位精确度不断改进的情况下，无人机从事物流配送服务正逐渐走向成熟，在地理信息服务方面，无人机依靠高分辨率的遥感成像技术和自动化数据分析技术，给多种数据整合和高精度地图创建赋予了很强的支持。

1 无人机航测在矿山测绘中的应用价值

无人机航测技术在矿山测绘中的应用显示出了明显的技术优势，一方面，它凭借远程操控的特性，使得复杂地形的覆盖时间大为缩减，而且可以避开塌陷，滑坡之类的潜在危险，进而提升了作业效率和安全性，另一方面，依靠高精度光学相机，多光谱传感器，激光雷达等先进的载荷设备，可以做到厘米级别的分辨率来获取地表的三维数据，这些数据能够给矿山地形塑造，资源储量评价，地质变形观测等关键任务给予准确可靠的支撑。无人机凭借其快速的响应能力，能够对矿山的核心地带，诸如排土场、采掘作业区等执行周期性的飞行监测任务，从而达成动态观测并做到数据即时更新，给矿山生产决策给予准确的参考，从长远角度来讲，无人机技术的运用不但很大程度上缩减了人力投入和经营成本，而且促使传统的矿山测绘手段朝着数字化、智能化的方向快速迈进。

2 矿山测绘中存在的问题

无人机技术被应用到矿山测绘领域当中取得了不错的进步，不过在实际推广过程中还是存在多种阻碍情况，在矿山环境里存在着复杂的地势起伏，遍布的障碍物以及空气中到处弥漫着粉尘的干扰现象，这些都会引起无人机飞控过程中的波动状况出现，影响到最后获取的采集数据结果，特别是在一些更深更偏僻的深凹露天采矿场地当中更是如此，因为那里的空间狭窄且空气流通不畅导致信号接收变得十分困难，进而造成定位偏移或者直接断链失联的事故频繁上演，传统的那种依靠手工操作来完成测绘工作模式早已不再适应现代技术的发展趋势，因为如今海量高频率更新的卫星图像资料需要大量的时间去先行处理其内容信息，并按照既定的逻辑框架进行整合，否则便很难满足像矿山这样迫切要求能够快速上手并掌握使用方法的新时代用户的需求。无人机的操作控制以及数据解译分析的专业性人才比较稀缺也是导致无人机应用受到限制的一大因素来源，在这方面就很难说清楚究竟存在多少比例的人口群体拥有相应的背景知识。

3 无人机航测在矿山测绘中的应用策略

3.1 任务规划与传感器选型的优化

基于矿山区域特有的地理环境和生态系统特点，制订科学严格的航空摄影测量计划有着实际意义，在规划任务时，要兼顾矿区面积，地形高差以及目标特性等要素，恰当安排飞行高度，重叠率和航线布置方案，从而避开可能存在的影像盲区，保证数据获取的全面性，对于边坡变形观测或者矿产资源储量估算这类特定应用情形，要选用相适应的传感器种类，可见光相机适合做高精度地形塑造，多光谱成像仪能符合植被覆盖度和污染状况检测的要求，激光雷达由于具备良好的穿透性能，可以给予更为精确的地表三维信息，通过精确对应任务目标和设备参数设置，显著提升数据采集的质量和可信度。

3.2 强化数据融合与智能处理

要解决大规模航测数据的高效处理问题，就要依靠先进的算法和优化平台来提升数据处理速度和解析准确度，用倾斜摄影技术创建实景三维模型，把点云和影像数据整合起来，就能形成高精度的数字高程模型（DEM）和正射影像图（DOM），结合时序干涉雷达技术（InSAR），可以做到矿山地表毫米级的形变监测，给地质灾害预警给予精准的依据，采用人工智能的方法，比如深度学习算法，可以自动辨识堆体边界，开采动态和非法行为，最大限度地挖掘数据的价值，促使分析流程朝着智能化方向发展。

3.3 构建动态监测与管理系统

无人机航测技术要冲破传统一次作业的局限性，慢慢融入矿山平常化的综合监测体系，通过定期飞行得到多种时空数据，创建起天地一体的协同观测网络，针对矿山资源开采，生态环境改良，土地复垦等关键部分执行全程动态监管，把航测成果同地理信息系统（GIS）和矿山资产管理平台融合起来，塑造成可视化的智能管控平台，给矿产储量评判，边坡稳固检测以及工程建造进程监督给予精确支撑，推动矿山企业做到细致化，动态化的管理目的。

3.4 无人机航线规划

目前无人机航线规划技术已逐步形成多元化的架构，摆脱了传统的地面控制站的局限性，借助专业的第三方软件进行多场景航线设计，再由通信链路将飞行计划传输到飞行控制系统，进而驱动无人机执行航摄任务。在无人机航空摄影中，主要的航线规划类型包括固定高度航线、动态变高航线、仿地表航线、低空贴地飞行航线、环形仿地航线等。其中固定高度航线飞行姿态恒定，成像精度较高，但是容易受到地形海拔的影响，而动态变高航线根据任务区域的地形地貌实时调整飞行高度，保证成像稳定的同时提高操作的灵活性。仿地航线规划按照数字表面模型来精确操控无人机飞行高度和地形起伏之间的匹配程度，从而保证作业精度，而贴近航线规划却以任意平面当作航摄参照面，它的显著特点就是冲破传统水平方向的约束，一直与指定平面保持平行状态，不论是仿地环绕还是单点环绕，都属于环形轨迹航线的设计范畴，前者从中心点出发，采用螺旋上升的方法获取目标区域的影像资料，后者则是围绕某个坐标点实施类似的操作，尽管各种类型的航线规划各有不同，但是它们的根本目的始终是提升图像分辨率并且改善空间分辨率的均衡情况。

结语

无人机航测技术被引入到矿山测绘领域之后，它高效、可靠且具备多源数据获取能力，这些特性逐渐变成了促使矿山信息化转型的主要推动力量，就复杂工况下的多模态数据融合难题而言，通过改良飞行路径规划方案，加深智能影像解析算法的深度，创建起动态监测网络，并且完善人才培养机制和行业标准体系，就可以进一步改进无人机航测技术的实际应用效果，展望未来，由于传感器技术，人工智能算法以及 5G 通信网络持续更新换代，无人机航测技术会在矿山资源管理，安全监管以及绿色发展等方面发挥更为重要的作用。

参考文献：

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