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摘要：在当代科学技术不断发展的大背景下，各种新兴技术得到了广泛应用，特别是以航测遥感技术为代表的技术为测绘领域的效率和质量提升提供了有力支撑。新兴技术的不断涌现给测绘领域带来了源源不断的动力，其中最具潜力的无疑是无人机测绘技术。这种技术在地质灾害调查中具有巨大潜力，无人机技术在此领域的优势得到了充分彰显，成为了当前灾情预测、勘探以及救援辅助中至关重要的工具。因此，本文将分析测绘无人机在金属矿山地质灾害调查中的应用，旨在为相关工作者提供有益的参考和启示。
关键词：测绘无人机；矿山地质灾害；应用
随着我国科技领域不断提高，无人机技术取得了重大突破。基于无人机技术的遥感测量、航空摄影等技术已经被广泛应用于各领域。同时无人机技术在矿山地质灾害调查和检测领域中表现出许多不可比拟的优势。无人机操作便捷性、灵活机动性、运输便利性、成本效益高、对地形限制性小等优势均得到了测绘行业的广泛认可，有效保障了人类社会活动的安全性。地理发展的实际情况表明，我国领土广阔，地质结构复杂，因此我国成为遭受地质灾害问题最为严重的国家之一。进一步加强对地质灾害调查中无人机技术的应用，以无人机技术传感器数据获取、灾害数据处理等模式为依托，构建完善的灾后数据获取、分析及处理协调机制，提高灾情动态评估的准确性，对于保障我国社会经济平稳发展方面具有重要应用价值。
1无人机技术特点
1.1技术先进
基于它所使用的载体—无人机，配合满足测量标准的传感器设备，无人机测绘技术可在测区内实施低空、高精度测绘工作。与传统航测技术相比，无人机测绘技术在应用范围广泛、经济性方面有着独特的优势。最近，随着3S技术的迅猛发展，遥感影像获取、4D信息生成、遥感技术的解析等技术也在不断增长，为无人机测绘技术在金属矿山地质灾害行业中的应用提供了强有力的技术保障。
1.2数据处理
从实际应用角度来看，遥感数据无疑是无人机测绘获取的主要数据之一。由于其周期短、空间分辨率高、时效性强等优势，越来越多的人开始意识到其重要性。无人机测绘数据的处理重点主要集中在影像数据方面，这与无人技术的特点密切相关。具体来说，影像数据处理技术涵盖了影像预处理、空三加密、区域网联合平差、区域网接边以及4D成果输出等方面。这些技术的应用，将为遥感数据的加工和利用提供更为便捷和高效的手段。
1.3国内发展现状
我国的无人机技术一直在军事领域长期得到应用。在此领域中，主要用于精确导航定位、指挥控制和侦察预警。然而直至近年来，无人机在民用及商用领域方面才逐渐得到发展与广泛应用。在新应用领域方面，其主要应用已经延伸到地理测绘、农业及林业监测、国土规划及生态环境保护方面。无人机测绘技术首次应用于地质灾害调查领域是在2014年鲁甸地震。在此技术支持下，技术人员采用三维实景建模技术，快速还原了灾区现状。这一技术提供了有力的保障和技术支持，以帮助进行精准施救。
2测绘无人机系统集成
从技术角度来看，测绘无人机的性能对地质灾害调查结果产生了直接影响。而飞行平台、机载数码采集装置和控制系统则是影响测绘无人机性能的关键因素。
2.1飞行平台改装
一般来说，测绘无人机的重量通常在6kg~8kg之间。但在地质灾害调查时，由于受到海拔和气压变化的影响，技术人员必须增加无人机的载重量和总重量，以保证飞行的稳定性和安全性。这主要是因为当海拔高度超过3800m时，无人机的飞行稳定性会受到一定的影响。因此，必须通过增加载重的方式来保证飞行的安全。此外，为了确保无人机有较长的飞行续航时间，无人机的机身材料通常选择轻型木质或碳纤维材料。这样可以满足地质灾害发生区域的工作环境要求。由于无人机容易受到外界因素的干扰，会导致在空中飞行时非常不稳定。为了解决这个问题，无人机上搭载了云台。这样，当获取影像数据时，下视镜头始终垂直于地面，提高了影像数据的质量，确保测绘工作的成果能够满足地质灾害处理的要求。
2.2数码采集装置
为满足地质灾害调查工作的实际需求，测绘无人机需具备较高的范围覆盖能力和高分辨率，以确保其所采集的地质数据准确且全面，为地质灾害预测和救援提供必要的数据支持。此外，地面分辨率也是影响无人机测绘精度的一大关键因素。因此，对于无人机测绘应用而言，提升数据采集系统，以使其达到更高的地面分辨率，在保证采集数据准确性的同时，具有着重要的实际意义。
2.3无人机控制系统
测绘无人机的核心是其控制系统。该系统对于无人机地质灾害调查工作成效有着直接的影响。因此，从某种意义上讲，控制系统的性能直接决定了测绘无人机能否实现预期的工作成果。现有的无人机控制系统主要由驾驶、监控和通讯等子系统构成。在实际运行过程中，这些子系统将控制无人机的各项功能，以确保其保持协调统一的状态。在进行地质灾害调查工作期间，控制系统能够有效地实现数据采集、传输和分析等多项任务，从而保证调查工作的时效性。
3测绘无人机在矿山地质灾害调查中的应用
3.1影像获取
在区域地质灾害调查中，无人机成为了越来越受欢迎的数据采集工具。无人机设备包括飞行器平台、动态差分GPS等，而遥感仪器可以选择多波段成像仪、激光扫描仪、CCD数码摄像机等。此外，针对地质灾害调查所应用的无人机摄像软件系统具有多样性特征，其中包括飞行系统、地理信息系统、地面系统、遥感图像处理系统、无线网络通信系统、卫星通信系统等。这些软硬件系统在协同互动中，可以有效地实现无人机的低空摄影测量工作。在进行图像采集时，无人机定位系统可以精确地按照事先规划的航线采集灾区的影像数据，以满足对于地质灾害调查的需求。同时，飞行系统必须时刻记录无人机的飞行动态，而地面系统支持下的雷达则可利用收到的数据，自动规划无人机的飞行路线，并实时接收无人机所采集的图像。调查者要针对地质灾害调查区域各个方面的情况，选择合适的仪器，以确保图像数据质量，并尽可能提高采集速度，保证后期对于所获得的数据进行快速有效的处理，以使区域地质灾害调查的准确性达到最大。
3.2数据处理
在进行区域地质灾害调查时，常常会使用无人机上的传感器进行图像采集。然而，这些采集到的图像由于拍摄过程中的失真现象而出现严重影响。因此，为了获得高品质的地质灾害资料，在处理过程中需要从多个角度进行分析和调节，确保图像在后期处理过程中具有高稳定性和统一颜色。在数据处理时，需要根据无人机采集到的图像进行有针对性的处理，确保图像能够在匹配过程中具有高稳定性并且颜色统一。为了做到这一点，需要全面掌握飞行控制系统的功能，准确记录地质灾害资料，分类和定位各种图像。通过使用多层数字摄影测量站，并结合现代化的技术手段和设备，可以获得高精度的区域地质灾害数字化模型，并通过合理的倾斜和投影误差纠正方法，对不同源的数字正射影像进行拼接和剪辑，从而提高地质灾害数字影像的质量。在影像同名点匹配过程中，还可以通过减小影像匹配搜索距离的方法，提高匹配的准确性。完成同名点匹配后，可以利用共线条件方程和实际情况进行自由网调整，并增加地面控制点的坐标信息以提高模型精度。在这个过程中，空中三角测量是不可忽视的一个环节，通过科学计算多个影像的外方位元素和多个加密点的地面测量坐标，可以得到整个地质灾害调查区域的数字影像。总之，通过全面掌握飞行控制系统的功能，同时结合现代化的技术手段和设备，可以获得高品质的地质灾害数字影像，并确保区域地质灾害调查工作的效率和效益得到了最大程度的提高。
3.3地质灾害解译
就技术层面而言，地质灾害的解译是基于无人机影像采集的数据进行的。通过人工判断和构建等方式，遥感解译标志得以实现。事实上，解译人员的专业素质与技能水平，直接影响到地质灾害解译结果的精准度。其关键在于对无人机影像采集过程中所获取的各类影像的质量、解译数据的准确性和完整性等方面进行全面的解译。只有在理论基础和相关技术手段的指导下，地质资料才能被精准地解译，保证调查数据误差符合合理范围。基于这个前提，通过无人机影像采集的三维模型具有诸如立体、直观和形象的特点，且结合控制点数据后，该模型仍具备可量测的特征。然而，在将三维模型以矢量点云形式显示时，解译工作人员需要运用信息技术手段，对采集到的地质灾害数据进行科学化的二次挖掘。在对比、分析的过程中，不断完善地质灾害解译阶段，从而获得多层面上具有更高精准度的参数。
3.4地质灾害排查测评
利用无人机遥感技术，可以多次从不同角度和高度对同一地区进行拍摄，通过对这些照片的数据分析，可以获取到准确完整的地质灾害现场状况。同时，无人机遥感技术还可进行二次分析。若发生了地质灾害，无人机遥感技术就可以预测下一次的灾害，分析土壤情况，排查伤亡情况，并对不稳定区域进行分类，以帮助灾害救援工作有条不紊地进行。即使是在未发生地质灾害的区域，若无人机遥感技术监测到有危险情况或分析出地壳运动不稳定，那么就可以及时对该地区进行调整。如果无法避免地质灾害，也可以及时疏散人群，尽量减少灾害造成的损失和伤害。
4测绘无人机在矿山地质灾害调查的应用案例概述
基于实际发展的角度，在矿山及其周边地区，地质灾害问题对矿山企业正常运营形成了重大影响，严重情况下会导致人员伤亡。从相关案例的梳理分析中可以看出，矿山地质灾害类型主要包括滑坡、泥石流、坍塌等，与传统地质灾害类型大致相同，唯一的差别在于地质灾害造成的矿山及周边地区坍塌灾害更加严重。因此，将更多的精力投入到矿山及周边地区的地质灾害调查工作中，对保障人民生命安全、提高资源开发利用效率具有重要的现实意义。
从技术发展的角度来看，相较于传统调查工作主要基于剖面研究，基于无人机的调查技术可以获取更大范围的影像资料，并能够制定更具针对性的剖面调查方案，从而最大限度地降低矿山地质灾害造成的负面影响和损失。在测绘无人机技术的应用方面，大疆精灵4Pro无人机是本次矿山地质灾害调查工作执行平台，并安装了2000万像素的Phantorn 4Pro v2.0相机。任务参数分别设置航向和旁向为80%和70%，由于高差相对较小，飞行高度被设定为80m，并采用倾斜摄影技术。整个飞行任务耗时1h，共执行5个航飞架次，并获取超过400张影像。通过人机交互的方式，技术人员查看了影像，并发现航摄影像对比度明显，纹理清晰，未出现曝光现象。此外，POS数据和影像之间的一一对应、没有丢失POS的问题都表明成果质量良好。为深入探究测绘无人机技术在矿山地质灾害调查方面的应用技术方法，本文将通过选取某省的矿山区域作为案例，并将周边地区纳入地质灾害调查范围内进行具体说明。
5矿山地质灾害调查中测绘无人机应用
5.1外业像控点获取
本次外业控制测量采用了2000国家大地坐标系作为平面坐标，1985国家高程基准作高程设计，采用高斯3度带正形投影。在像控点采集前，工程技术人员设置杆高，并检查各参数准确性并及时修改错误输入的数值。采集像控点时，设备的水准气泡应居中，每个点位至少测量3次，且每次最少平滑20次且必须是固定结。检查3次采集的像控点坐标，其彼此之间的差异应小于1cm，否则认为该点超限，则重新对该点坐标值进行测量。共设置6个像控点，这些点位清晰无遮挡，外业控制成果精度相对较好。
5.2空三数据处理
在数据采集完成后，需要将航空摄影像片和对应的像控点输入Context Capture Center Master中。接下来，需要填写相机焦距，设置任务路径，并提交空三任务。在这一过程中，需要使用航空三角法，这是航空摄影测量中的一个重要技术，可以通过航空摄影像片与被摄物体的几何关系，结合航摄时的相机焦距以及同名点匹配技术，来解算被测点的平面位置、高程以及影像的外方外元素。在完成相对定向运算后，需要将像控点导入预先设定的目标中，以确保每一个目标点位至少匹配4张影像，以保证模型的精度。由于航拍时边缘畸变较大，因此在进行像控点坐标匹配时，对于位于影像边缘的点，一般不进行匹配，以提高获取的空三成果的精度。当像控点坐标匹配完成后，再次提交空中三角测量解算任务，开启引擎，进行绝对定向解算流程。计算完成后，技术人员会检查这张图上的刺点是否满足规范要求。这一步骤实现了相对定向的像空间坐标系转换到目标坐标系中。
5.3实景三维模型生产
进行实景三维模型生产前，要先进行计算。首先要设置空间框架坐标系统，然后进行瓦片划分。通常选用规则平面格网来进行瓦片划分。在设置瓦片大小时，需要考虑集群中内存最小的电脑配置，一般设置占用内存不得超过计算机2/3，否则可能出现内存溢出导致报错，对生产效率造成影响。为保证影像质量，选择100%的影像质量，并将瓦片重叠度设置为0.3m，输出坐标系统选择和像控点坐标系统相一致。经过调试，技术人员可以制作出矿山地质灾害调查所需的模型文件。在这个项目中，只需要生成适当的OSGB模型，并在确认模型坐标正确性后，利用EPS三维绘图软件，将OSGB数据和XML文件加载到EPS软件中，自动生成data.dsm文件，进而采集需要的地形要素，得到数字地形图。该项目由1个技术人员完成，从外业到数据完成仅用不到10个小时，充分体现了无人机测绘生产的模型在矿井和邻区的地质灾害监测中的应用效果显著。
6总结
根据当前科学技术发展迅速的背景，无人机航空摄影测量技术是新兴技术的代表，被广泛应用于测绘领域，并显示出广阔的发展前景。在小型项目中，仅需要一名工作人员即可完成从外业数据采集到最终数据生产的全部流程。从实际应用层面分析，基于无人机平台的摄影测量技术在矿山地质灾害调查中具有以下优点：
(1)机动性较强。无人机摄影过程中采用倾斜摄影测量技术，可充分满足不同工作比例尺条件下的数据采集工作需求。三维矿山模型制作的成本大幅降低，经济性优势显著。
(2)智能化程度高。从技术层面分析，无人机测量技术在实际应用中呈现出较为显著的智能化、自动化优势特征。自动化、智能化技术的数据采集与分析过程可以最大限度地降低人为失误因素的影响，确保图像精度满足工作要求。
(3)无人机测绘技术具有高生产效率。无人机测绘技术已经突破自动化贴图难关，并且在不断成熟的图像融合技术的影响下，地面信息畸变量大幅降低，使得成果形成效率大幅提升。
(4)基于无人机平台的测绘技术具有较强的精准性。无人机平台在实际应用过程中可以充分反映出区域整体状况，包括地形地貌复杂的区域，这极大地弥补了地形受限的不足之处。
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