張登波　錢玉國

（江西省測繪應急保障服務中心　江西南昌　330209）

無人機航攝系統(tǒng)及其在礦山執(zhí)法中的應用

張登波錢玉國

（江西省測繪應急保障服務中心江西南昌330209）

摘要：無人機航攝具有續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、機動靈活等優(yōu)點，是衛(wèi)星遙感獲取地面數(shù)據(jù)的重要補充手段，應用領域越來越廣泛。介紹利用國家地理信息應急監(jiān)測車配備的無人機航攝系統(tǒng)、影像數(shù)據(jù)處理技術及在礦山執(zhí)法中的應用。

關鍵詞：應急監(jiān)測車；無人機；航攝系統(tǒng)；礦山執(zhí)法

無人機 （UAV）航攝是航空遙感的一種重要方式，并且日益成為一項空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，其具有續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、機動靈活等優(yōu)點，是衛(wèi)星遙感與有人飛機航攝進行地面數(shù)據(jù)獲取的有力補充。近年來，無人機航攝系統(tǒng)已在國家重大測繪工程、國土資源監(jiān)測與執(zhí)法以及測繪應急保障服務等方面發(fā)揮重大作用，并且其服務領域正在不斷拓寬。

利用無人機遙感技術，可以在礦山開發(fā)狀況、礦山環(huán)境、非法開采等多目標遙感調查與監(jiān)測方面發(fā)揮重要作用。江西是礦產資源十分豐富的大省，礦山盜采現(xiàn)象時有發(fā)生的情況。本文重點介紹利用國家地理信息應急監(jiān)測車配備的無人機航攝系統(tǒng)，對非法開采區(qū)域進行低空航拍，同時利用配備的無人機遙感影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（PixelGrid-UAV）快速處理出正射影像圖數(shù)據(jù)，為非法采礦區(qū)域和規(guī)模的確定提供可靠的參考依據(jù)。

1　無人機航攝系統(tǒng)

無人機航攝系統(tǒng)是對地面進行拍攝，獲得高清晰影像數(shù)據(jù)，通過航攝影像數(shù)據(jù)處理技術進行影像的分析處理，以實現(xiàn)對地面信息的調查與監(jiān)測。常用的固定翼輕型無人機航攝系統(tǒng)主要由地面系統(tǒng)、飛行平臺、數(shù)碼遙感影像獲取系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理等四部分組成。

地面系統(tǒng)包括用于運輸輕型無人機的車輛，用于作業(yè)指揮、后勤保障的車輛等；飛行平臺包括固定翼輕型無人機、維護系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等；數(shù)碼遙感影像獲取系統(tǒng)包括電源、GPS自主導航與航攝管理系統(tǒng)、數(shù)字航空攝影儀（數(shù)碼航空照相機）、微型穩(wěn)定平臺系統(tǒng)、控制與記錄系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括航攝線路設計、航攝檢查、空三測量、正射糾正、立體測圖等。

2　無人機航攝數(shù)據(jù)獲取與處理

2.1影像數(shù)據(jù)獲取

無人機航攝獲取影像數(shù)據(jù)主要分為任務受理、航線設計、影像獲取等環(huán)節(jié)（如圖1所示）。受理任務之后，根據(jù)所收集到的相關資料，利用航攝任務規(guī)劃系統(tǒng)進行航線設計；無人機遙感影像獲取系統(tǒng)根據(jù)規(guī)劃航線，采用GPS導航自主飛行，飛行航跡、高度和姿態(tài)高精度自動控制等先進技術，獲取用戶所需的航攝資料。

2.2數(shù)據(jù)處理

無人機航攝數(shù)據(jù)處理主要利用地理信息應急監(jiān)測車上配置的DPGrid數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，DPGrid充分應用當前先進的數(shù)字影像匹配、高性能并行計算、海量存儲與網(wǎng)絡通訊等技術，打破了傳統(tǒng)的攝影測量流程，實現(xiàn)了航空航天遙感數(shù)據(jù)的自動化快速處理和空間信息的快速獲取。數(shù)據(jù)處理流程如下圖所示：

3　無人機航攝在礦山執(zhí)法中的應用

3.1無人機航攝礦山執(zhí)法監(jiān)測目標

無人機航攝用于礦山執(zhí)法監(jiān)測包括下幾個方面：

（1）礦產資源開發(fā)狀況調查：礦產開采點位置、開采狀態(tài)、開采礦種、開采方式、占地范圍與土地類型、固體廢棄物堆積范圍等；

（2）礦產資源開發(fā)引發(fā)的災害：地面沉陷范圍、地裂縫長度、塌陷坑位置、山體垮塌范圍、崩塌位置、滑坡位置、河道淤塞長度位置、煤田自然范圍等；

（3）礦山生態(tài)環(huán)境信息：破壞的土地范圍、受損植被范圍、粉塵污染范圍、水體污染范圍、荒漠化范圍、土地復墾范圍及礦山環(huán)境治理效果等。

3.2應用實例

（1）稀土礦非法開采調查

2013年12月25日，參加龍南縣的礦山執(zhí)法。經過兩個多小時的精心準備于12點05分成功起飛，于14點50分安全降落。飛行高度海拔1364米，飛行有效面積約75平方公里，影像分辨率為0.18米。獲取的影像如圖3。

影像經DPGrid軟件快速拼接處理后提交到省國土資源廳執(zhí)法總隊，由省國土資源廳執(zhí)法總隊會同當?shù)氐V管部門分析及到實地查看后確定以上圖中左邊紅線內為稀土非法處理池，右邊紅線內為稀土非法開采點，現(xiàn)兩處均為廢棄點。

（2）瓷土礦非法開采調查

2014年7月8日，無人機組到撫州臨川區(qū)航攝非法瓷土礦開采情況，該區(qū)域位于進賢縣與臨川區(qū)交界處，福銀高速公路兩側，嚴重威脅到國家主干高速公路的安全。通過無人機航攝得到影像如下圖3，從圖中可以清晰看到非法開采區(qū)域及與高速公路的距離，能快速準確量算出非法開采面積。

4　結束語

無人機航攝系統(tǒng)在國土、礦山執(zhí)法及礦區(qū)災害應急救援指揮中發(fā)揮重要作用，是開展國土礦山違法監(jiān)測工作的重要手段之一。為更大程度地發(fā)揮無人機在國土礦山執(zhí)法中的作用，推進無人機國土礦山執(zhí)法應急遙感監(jiān)測，必須建立并完善國土礦山無人機應急監(jiān)測執(zhí)法系統(tǒng)，形成穩(wěn)定的執(zhí)法監(jiān)測模式。

參考文獻：

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［5］尹杰，楊魁.基于無人機低空遙感系統(tǒng)的快速處理技術研究［J］.測繪通報，2011（12）