張 雷

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，河北 保定 071051）

有色金屬的大多數(shù)礦山地質(zhì)復(fù)雜，存在很多地質(zhì)區(qū)域塌陷、礦山地質(zhì)裂縫等危險(xiǎn)地區(qū)，礦山開采的每一項(xiàng)工程中都要進(jìn)行一定的規(guī)劃才能開始進(jìn)山開采，整個(gè)開發(fā)過程包括測(cè)繪、勘查、建模、開采等，利用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)獲取具體的數(shù)據(jù)和圖像信息貫穿整個(gè)礦山開采流程中，保證礦山開采工程安全有效的進(jìn)行。

1 基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪方式設(shè)計(jì)

1.1 引入無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)

無(wú)人機(jī)是一種通過無(wú)線電遙控設(shè)備或者通過機(jī)載計(jì)算機(jī)進(jìn)行操控的無(wú)人飛行器[1]，這種飛行器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且使用的成本低，不但可以完成載人飛機(jī)執(zhí)行的任務(wù)，還可以用于載人飛機(jī)不能執(zhí)行的任務(wù)，因此，在礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪中，使用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)對(duì)應(yīng)急突發(fā)事件和緊急事情的預(yù)警有很大的作用。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)是以無(wú)人駕駛的飛機(jī)作為空中拍攝的平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)拍攝圖像信息進(jìn)行處理，并按照一定的精度要求合成視頻圖像。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的出現(xiàn)有效降低了礦山地質(zhì)測(cè)繪工作的勞動(dòng)力，相比于傳統(tǒng)測(cè)繪方式采用的大型裝載設(shè)備進(jìn)行礦山地質(zhì)測(cè)繪，本文引入的無(wú)人機(jī)技術(shù)操控起來更容易，而且傳統(tǒng)測(cè)繪方式中的大型飛機(jī)在工作前要提前向有關(guān)部門報(bào)備，等待審核通過后才可以使用，無(wú)人機(jī)技術(shù)的使用程序比較簡(jiǎn)單，同時(shí)也會(huì)減少礦山地質(zhì)測(cè)繪的成本。

1.2 建立三維數(shù)據(jù)模型

為了更加精準(zhǔn)的對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行測(cè)繪，基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的引入，采用三維數(shù)據(jù)模型來實(shí)現(xiàn)地質(zhì)測(cè)繪工作，三維數(shù)據(jù)模型具備三維空間數(shù)據(jù)處理能力，比如礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)的獲取、操縱測(cè)繪數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的組織、分析和表現(xiàn)，三維數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示[2]。

圖1 三維數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)圖

三維數(shù)據(jù)模型實(shí)際上是將在三維數(shù)據(jù)模型建立范圍內(nèi)的地質(zhì)空間歸結(jié)為一個(gè)復(fù)合體，在礦山地質(zhì)測(cè)繪工作中，三維數(shù)據(jù)模型以巖層面為界將礦山地質(zhì)分割成不同性質(zhì)的巖層，便于礦山地質(zhì)精細(xì)的測(cè)繪。

1.3 確定測(cè)繪區(qū)域和航線

根據(jù)現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如今大部分無(wú)人機(jī)在航拍過程中的航行時(shí)間較短，一般情況下，都在30分鐘左右，考慮無(wú)人機(jī)航行時(shí)間較短這一問題，在礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪中要對(duì)無(wú)人機(jī)的航拍區(qū)域進(jìn)行劃分，從而合理的去安排地質(zhì)測(cè)繪的時(shí)間、航線以及無(wú)人機(jī)飛行的架次，在測(cè)繪區(qū)域面積較大的情況下，通常可以將測(cè)繪區(qū)域劃分進(jìn)行分階段測(cè)繪，無(wú)人機(jī)的航拍任務(wù)最好是在一次航行時(shí)間段內(nèi)完成，這樣就可以推斷出接下來時(shí)間段，從而有計(jì)劃的去推進(jìn)無(wú)人機(jī)航拍工作，達(dá)到礦山地質(zhì)測(cè)繪的目的。

1.4 實(shí)現(xiàn)基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪

根據(jù)測(cè)繪區(qū)域和航線的確定，選擇合適的測(cè)繪區(qū)域和航線，基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的引入，建立三維數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪。

其中，三維數(shù)據(jù)模型的建立可以實(shí)現(xiàn)基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪。

基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的引入建立三維數(shù)據(jù)模型，依托測(cè)繪區(qū)域和航線的確定，實(shí)現(xiàn)基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪，完成本文設(shè)計(jì)的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪方式。

2 實(shí)例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪方式的可靠性，采用傳統(tǒng)測(cè)繪方式，以及基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪方式，制定礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)方法及步驟

為了保證本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的明顯對(duì)比性，實(shí)驗(yàn)過程中，礦山地質(zhì)測(cè)繪區(qū)域和航線的選擇要一致，實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下：①首先選擇一座礦山，實(shí)驗(yàn)開始前觀察礦山周圍環(huán)境是否穩(wěn)定，包括風(fēng)向、風(fēng)力等。②為了提高本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度，引入礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度作為本次實(shí)驗(yàn)的對(duì)比指標(biāo)。③在礦山內(nèi)選擇十組地質(zhì)區(qū)域，分別采用傳統(tǒng)測(cè)繪方式，以及基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪方式，進(jìn)行測(cè)繪清晰度對(duì)比實(shí)驗(yàn)。④記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并繪制礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度曲線。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)采用不同測(cè)繪方式得到的礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度曲線可知（如圖2所示），兩種測(cè)繪方式對(duì)礦山地質(zhì)測(cè)繪有很大差別，本文設(shè)計(jì)的測(cè)繪方式對(duì)礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度高，平均清晰度為876.3，而傳統(tǒng)測(cè)繪方式對(duì)礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度明顯低于本文設(shè)計(jì)的測(cè)繪方式，因此可以得出本文設(shè)計(jì)的測(cè)繪方式可以完成礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪工作。

圖2 礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度曲線

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪方式研究，基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的引入，建立三維數(shù)據(jù)模型，再結(jié)合測(cè)繪區(qū)域和航線的確定，實(shí)現(xiàn)基于無(wú)人機(jī)航拍的礦山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪，從而實(shí)現(xiàn)本文的研究。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本文設(shè)計(jì)的測(cè)繪方式比傳統(tǒng)測(cè)繪方式對(duì)礦山地質(zhì)測(cè)繪清晰度高。希望本文的研究能夠?yàn)榈V山地質(zhì)精細(xì)測(cè)繪方式提供理論依據(jù)。