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摘要 ：科学变革推动了无人机航测技术的不断变革。无人 机航测技术可以对现实数据进行分解，可反映出地面物体的外 观、图形、方向和最高点的 HTML、DEM、DLG 和真实感绘图 三维建模等。这些基础数据还广泛应用于国土资源管理、航道检 测、自然环境综合整治、特色小镇可视化等工作。为了准确地开 发和保护矿山， 将无人机航空摄影技术应用于矿山特征测量， 将 有助于建立一个数字化、多样化、强精度、高强效的矿山监控系 统。本文研究了无人机航测技术在矿山勘测之中的应用。
关键词：无人机航测技术 ;数字化 ;矿山监测
矿山监测的主要目的是通过现场监测和测量矿山方位、地形、 自然资源及其渗透和开采影响，获取相关数据和自然资源数据。 其意义在于全面掌握矿山自然资源基础数据，通过现状、开采影 响和环境影响， 构建矿山自然资源合理配置和自然环境保护体系。
无人机航空摄影测量是新测量技术、民航模块技术和数据 技术的高度结合。它是现代卫星遥感测量和无人机民航测量的 精确补充。它具有结构直观、手动灵活、成本低、响应快等特点。 它可以快速获得高分辨率、小地形图和小范围的遥感影像。无人 机具备轻便、智能、灵活的特点，但是在大范围、地形较为复杂 的区域内，快速获取高分辨率图像方面，存在明显的不足。随着 无人机航测数据采集和处理技术的提高，获取数据的精度越来 越高， 使得无人机航测成为现代测量方法的关键， 并逐渐在现代 测量行业之中得到广泛应用。例如， 无人机摄像测量技术应用于 小地形图测量、4C 商品制造、三维建模、农用地传输报告、矿山 测量、海岸线地貌测量、农用地疏浚、测量大型工程建设等方面 得到了广泛的应用。
1 无人机测量技术在矿山监测之中运用的意义
露天矿地形复杂多变， 现代测量难度高、效率差、成本巨大。 迫切需要一种更有效、更快速的测量方法， 以应用于露天铁矿石 自然资源的研究和开发。新型、轻型和小型无人机航测技术的 突破，使无人机测量在野外和室内均能够稳定、独立地进行。然 而，虽然该技术在露天采矿行业有许多成功的应用案例， 但尚未 普及，在安装迅速、深入研究和细化标准方面，没有充分发挥出 新技术的特点。现阶段并不能够充分地利用监测成果以提高露 天铁矿石自然资源的研究和开发。
借此，本文阐述了新型、轻型、小型无人机在露天铁矿石之 中的推广、应用和认知， 研究其发展趋势。
目前，无人机技术已在各个国家国土资源的勘测行业取得 关键成就，并广泛应用于各种勘测项目之中。此外，无人机技术 以其无可比拟的优点在全球范围之内引起了极大关注，成为各 国科技产业的分析话题。同时， 也是未来遥感技术转型的关键和 主要途径。将无人机技术应用于测量， 可以将建立的数据即时修正，对地表自然环境和地理维度的测量数据进行即时查询， 为中 央、地方政府和相关分析机构的钻探获取新的、准确的地理数据 信息， 为我国国土资源管理、农用地研究开发和国土资源监督获 取最准确的自然资源数据。
2 无人机航空摄影和测量技术在矿山监测中的优点
(1) 机动性和高测绘效率。与现代测量技术相比，新型无人 机摄影测量技术的最大的优点是野外测量的成本和速度。测量效 率显著提高， 即使在广阔区域和强空区域也可以高效测量。
(2) 方便的静态监测。通过对无人机航测数据的综合研究， 可以建立矿山的静态高精度监测。为监管机构提供关键技术支 持， 以确保采矿工作的安全。
(3) 勘测数据采用高数据分辨率。无人机航测技术是应用传 感器安装在无人机设备之上， 在航测实践过程中， 可获取分辨率 较高的航测数据。获得的图像数据精度可达厘米级， 对各种比率 的地形图监测的适用性较高。地形图的比例可以根据需要进行 扩展和转换， 在现代测量技术之中， 无人机航测技术的这一特点 是可以实现的。
(4) 数据准确。因为无人机可以在低空飞行，很难限制测量 尺寸， 并且可以在适当的干燥自然环境之中驾驶。只要无人机注 册并拥有勘测许可证， 就可以进行航空勘测。与一般测量技术相 比，无人机可以即时收集测量数据，并编译获得的数据，以确保 数据的准确性和一致性。
(5) 低成本驾驶。无人机是一种电机驾驶的机械设备。可在 空中展开专业测定，测定资料可立即传送到资料接收站。因此， 无人机航测技术的展开测定可节约大量的人力和财力，且动手 简单，可节约大量的时间。在较低费用的情形之下，无人机航空 摄影测定技术在矿山监控之中的运用将获得极大的经济效益。
(6) 地形图测定的超高效能。无人机地图测量技术具有超高 的测量效能，因此被广泛应用于社会中各个行业领域。与现代勘 测科技相比，航空摄影测绘技术大大减少了勘测员工的野外使命， 减少了野外空难的发生率。通过图像资料，可构建大面积、短时间 段的测定，大大提高了测定效能。因此，无人机航空摄影测绘技术 在地形图的获取中获得了普遍的运用。无人机科技在地图勘测之 中的分析主要分散在下列几个领域 ：①航空影像数据处置的分析， 如图像资料校准、去噪方式等。②多角度影像结合处置分析，航空 摄影测绘技术可以精确地获取平行航空摄影影像、高程资料等。
(7) 无人机民航测定在矿山勘测之中的灵活性。目前，国内 经济发展急速提升， 对各种自然资源的需求量增加， 矿山数据的 研究也在增加。由于无人机的优点和科学的变动， 使其应用领域 正在不断扩大。因此，无人机航测技术在矿山测定之中的运用， 需强化对该技术的管理， 保证测定资料的准确度。由于矿山测定范围较大，需在航测地区设立大量布设点，以获取彻底、精确的 资料。无人机测定装置是作为现代测定装备的关键性组成部分， 不仅在测定紧急获取数据中展现着关键作用，而且在测定紧急 救灾装置之中也展现着关键作用。
3 无人机航测在矿山监控之中的运用具备下列机能 3.1 强化矿山自然环境整治
针对矿山资源的开采，周围环境遭毁坏的这种情况，只有修 缮周围环境，才能够使矿场的开采和治理得到有力的提升。然 而，该矿地理学方位和地理学自然环境较为复杂， 因此很难取得 基本的地理学和自然环境资料，如果强行选取强空无人机技术 在应用上会变的更加艰难。因此， 精确整合所有不同方向的影像 资料和数据资料是现阶段的主要研究方向。同时， 民用三角测量 的关键性处置技术是提升测定精确度的主要渠道之一。基于自 动储存在无人机航拍流程之中的POS 文档，通过测量和仿真测 量去除了测定的“空白区”，使测定精确度得到提升。同时，在大 比例尺地形图中的获取和提取也非常关键，大比例尺地形图是 各种规划、城市规划和矿山建设的根基， 因此应用无人机航测测 定技术可以使其得到有力的技术支撑。
3.2 分析航空摄影和资料
航空摄影测定技术运用于室外铁矿的监控。通过在无匹电 机上安装感应器，工作人员可立即在航空摄影测定流程之中进 行整合、阐释和分析详尽的无人机航空摄影测定数据， 并立即了 解野外铁矿的具体情况。此外，通过采用先进的 GPS定位技术， 设计者和使用者可取得一手资料，这将让使用者能够更准确做 出判断，并进一步增加他们的应用领域。最终，应严苛按照既定 的工程线路展开航空摄影测定， 留意旋翼无人机的运用， 对矿山 展开彻底测定， 为获取测定资料提供了保障。
3.3 在矿山钻井之中的运用
在矿山钻井工作中，我们经常需进行现场钻井。矿场之中会 有一些山洞，通常危险性非常高。因此，无人机航测技术可在该矿 的钻井流程之中起着关键作用。由于无人机小巧敏捷，可简化工 作流程，充分节约人手。通过无人机的监视屏幕，我们可充分了解 到矿井内的情形，是否有化工矿体，是否有不明细菌，地表是否有 坍塌等情况。通过清楚的屏幕， 可给矿井外人员最直观的展示。
与现代采矿方法相比较，技术人员在性能和准确度领域展开 了对照试验。选取了相似的矿山，并将同一组技术人员分为两组 展开钻井。在测试步骤之中，应保证工作人员的人身安全。在进入 野外钻井开采之后，实验组采用无人机展开了初步测定。在开采 之前，无人机可在一个路径之上进行追踪，而另一组则不使用无 人机测定装置。与现代钻井方式相对，航测的性能和精确度更加 平稳， 这有助于矿山研制的进一步实行。
3.4 岩层自然灾害紧急辨别的运用研究
我国是岩层自然灾害频繁发生的国家之一。中国自然灾害 经常发生， 如泥石流和洪灾， 对中国经济的发展造成了一定的冲 击和破坏。航空摄影测定技术在之前难以精确监控岩层变化和 自然灾害。然而，随着实时动态导向科技的快速变动，现阶段，航空摄影测定科技能在较短时间之内取得灾区的三维真实模型 的可视化， 具备移动性的特征。为进一步的自然灾害监控和拓展 获取可信的地理学数据进行技术支持。航空摄影测定技术在岩 层自然灾害紧急通报之中具备辽阔的运用前途。航空摄影测定 技术在岩层自然灾害紧急通报之中的运用研究主要包含 ：
(1) 利用无人机的敏捷特性，快速获取救灾图像数据，通过 数据处理， 长期获取DOM、DEM、OSGB格式模型等。
(2) 根据预处理之后的图像数据，在对剩余视景图像进行相 应处理之后， 对灾区进行逼真的三维建模， 为进一步的灾情监测 奠定了基础。例如，使用 smart3d capture 作为自动可视化软件平 台，执行测量区域的真实地块可视化任务， 可以在很短时间之内 获得真实的 3D建模。
(3) 地层自然灾害应急监督研究和地层自然灾害应急监测 的主要目标是测试地层自然灾害的区域，为移民安置方案和自 然灾害监管的进一步发展获取宣传信息。在真实的三维模型之 中，土壤受到轻微损坏，表面更加暴露。在降水偏少、干旱的前 提之下，很难发生泥石流、洪水等自然灾害。在此基础之上，可 以测算地层自然灾害的总影响面积和可能爆发泥石流或洪水的 泥浆量， 为自然灾害搜救和预防提供依据。
3.5 确定照片节点
在矿山测量之中，确定照片节点是确保测量正确数据的关键 因素。根据《地貌图航测标准》，野外监测中像片节点的成图比例 分别为 1 ：2000、1 ：1000 和 1 ：500.为了测量较大的地面物体， 对现场点进行书面描述，绘制软地图，并准确描述地图四周的区 域和各种地面特征， 最终确定照片节点可提高数据的精准度。 3.6 收集数据并编辑矿山测定工作使用无人机航测展开测定，即使用三维追踪 和三维地形图的方式， 根据准确的矿山特点和地貌地形。监控方 式应为现场监控或资料搜集。所有勘察实物都需要搜集相应构 造资料，经过科学处置之后，将其处理为规范地形图资料文档。 完成所有这些工作之后， 资料可传送到 office mapping手动装置， 并编制成准确的地图数据。
3.7 设立正射图像和水量可视化
无人机资料的先前处置已经完工。比如，smart3d、pix4d 等 手动装置构建了影像并入、划分、处置和编译器的一站式处置。 取得的正射图像和水量可视化，进一步阐述了矿山自然资源的 分析与研发，以及无人机民航测定在室外矿山自然资源矿藏之 中的运用现况。目前， 轻型和小型无人机航测在室外铁矿测定中 的运用再次扩大，主要包含矿山监控、植被风景、矿山地貌测定 和危险性源识别。
3.8 矿山监控和植被情况通报
(1) 矿山监控。轻型和小型飞机一次航测面积可达 5 平方公 里，精确度高 ;对于大型矿山， 一个或多个用于矿山监测基本上 可符合项目工作。对矿山和室外农地复垦情况进行监控和通报 具备关键意义。由于矿场之中有许多铁丝网和其他建筑物， 需考 量有所不同的测定目的， 以建构有所不同类别的飞机感应器。透 过各种功能强大、独具特色的摄影机， 可建立一个完备的矿山根
基资料收集装置， 保证矿山监视。
(2) 矿山植被情况通报。轻型和小型飞机可快速扫描矿山植 被生长区，准确获取植被穿透率、栖地和植被生存率，为末期植 被景观和工程的制订获取参照。NDVI植被指数可应用提炼技术 结合影像资料进行获取，获取室外铜矿早期植被和末期植被的黄 色普及率、生存率、植被类别、栖息地，并取得植被变化图。最终， 通过现场测算资料展开综合性分析。轻型和小型无人机航测在室 外矿植被风景通报之中的运用，减少了劳动强度，提升了工作效 率，确保了检验数目， 精确地提升了矿山土壤风景监控。
3.9 矿山地形测量和灾害识别
(1) 矿山景观测量。轻型和小型无人机使用遥测传感器技 术、遥感设备技术、导航插值制导技术和通信技术。通过传感器 和数据处理软件， 可以获得矿山的三维特征建模、正常原点和石 阶在较长时间之内的具体开采情况，从而构建矿山的数字规划 和数据处理。航测精度强，地表建筑物、构筑物清晰可见，能满 足矿山 1 ：2000 的测量标准。通过地貌监测，我们可以清楚而简 单地了解到采场的总体情况和变形情况。
(2) 边坡测量和各种危险源的识别。矿山开采台阶复杂多 变，存在诸多安全隐患。可能造成泥石流、洪水等自然灾害，造 成人员伤亡。主要包括异常温区、不稳定陡坡 (排土场)、各种污 染物等的影响。高分辨率卫星能够快速准确地捕捉矿山塌陷区， 清晰地了解详细信息，为研究塌陷的影响原因和程度提供数据 支持。然而，卫星监测成本高，难以长期监测。三维光学扫描技 术和红外扫描技术已被应用于露天铁矿强温区的观测，但观测 成本高， 测量效率低。因此可应用无人机航测测定技术进行边坡 测量和各种危险源的识别， 可提高效率， 减少费用。
3.10 矿山土方测量
矿山土方的确认对制造方案、成本监控、施工账单等具有关 键意义。轻型和小型无人机测绘已经获得了矿石量测量的青睐。 在不受矿山地形影响的情况之下，可在适当的区域长期获得矿 床数据， 它具备快速、方便、合理的优点。基于计算机听觉理论， 建立了成本低、测量效率高的矿山地形三维模型。无人机测量方 法显著提高了测量效率， 确保了矿堆尺寸变化的监测精度， 并为 室外铁矿石量的测量和检查提供了新的支撑，这更符合矿山土 方测量技术方案。
3.11 无人机的准确性是矿山安全监测的补充
在矿山勘测之中，由于实践环境恶劣，人力、物力和自然资 源相对巨大。无人机遥测技术可以消除恶劣的地理和自然环境。 利用这一高端技术，我们不仅可以不受时间周期和维度的约束， 还可以在获取监测数据时对数据进行网络化处理，并立即对数 据进行纠正， 使收集到的数据能够满足各个领域的需要。无人机 技术在矿山勘测之中的应用还可以改善勘测实践的自然环境， 使勘测实践更加人性化， 获取更详细的地理数据， 克服自然环境 问题， 保护渗透矿产资源。
3.12 矿山生态环境保护
此外，由于矿山通常位于偏远地区，地形严峻，地层地表岩 层相对较风化，自然环境保护相对困难，因此，矿山生态环境保护一直是相关机构关注的重点之一。无人机技术可以很好地 解决这个问题。它可以在很短一段时间之内快速收集飞行数据。 可以快速获取和采集该区域的声纳、颜色和多光谱遥测数据， 并 在较短时间之内获取分析数据，从而为矿山自然环境保护和治 理获取最完整、最详细的数据。煤炭资源作为一种不可再生的能 源，我们不能只是盲目开挖和消费， 因此在开采过程之中必须进 行适当的研究和开发。目前， 虽然有关于煤炭开采的相关司法规 定，但由于监管部门管理不善和企业的私人利益， 无序开采和开 挖的许多情况仍然大量存在。这就导致中国出现了大量非法大 型矿山，给我国的不可再生资源造成巨大损失。因此，针对这种 情况， 我们也可以采用无人机技术。无人机技术不仅可以获取矿 山的信息，还可以在空中进行监测，观测采矿实时动态，即时在 现场传递新情况， 为政府工作人员的监督获取准确事实依据， 建 立自然资源保护和适当的静态监测来保护我国的矿产资源。
4 无人机在矿山监测的运用中存在的问题
(1) 充电寿命效率问题。由于小型和轻型无人机的机翼尺寸 和承载能力较弱，因此很容易装载多个电荷。目前，充电寿命一 般在 1 小时左右。对于总面积小于 10平方公里的大型矿山， 很容 易建立带有安全屏蔽的航测，增加航测隐患。除此之外，为了将 航测的开销降到一定水平， 多个航测飞行需要变形和重叠， 这又 会导致成本的增加。
(2) 测量精度控制。在露天矿山测量过程中，影响轻型和小 型无人机航测精度的原因很多， 主要与采集图像的图像质量、传 感器类型、图像节点布置等有关。由于露天矿山自然环境复杂多 变，节点模式比较困难，且受到自然环境的强烈阻碍。在一定水 平获得的图像和数据的精度并不强，这对最终矿床测量和矿山 说明有一定影响。此外， 传感器的类型和精度也是影响航测精度 的主要原因。露天矿山测定采用数码相机、三维光学打印机和激 光雷达。选择时应进行综合研究， 单台无人机无法测量单个传感 器的性能，因此应采用多设备应用的方法获取全面数据不能够 集成单一模块是现阶段的发展难点。
(3) 测量数据的处理。目前，无人机航测模块种类繁多，都 需要专用的软硬件设备，基础测量数据与数据处理软件的兼容 性较差。因此，在数据研究和处理过程之中，有必要进行数据分 类输出， 导致数据处理的末期准备和最终研究较为复杂， 数据耗 时强， 专业性高。
5 结语
矿山监测中使用无人机航测技术在未来矿山监测中呈现逐 年增长的趋势。无人驾驶时，无人机可以自动进行测量，获取大 量数据并进行编译，这对矿山的测量起着关键作用。因此，有关 单位应提高无人机在矿山勘测之中的应用。同时， 在不断的实践 之中，用更多的自然科学和技术来阐述、改造和完善无人机技 术，最终使其表现出更多的活力，服务于社会，为社会和国家创 造出更大的经济价值和效益!
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