崔秀燕

（山東省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質大隊，山東 濰坊 261000）

露天礦產資源的過度開采，造成了嚴重的山體滑坡現象，不但破壞了自然環(huán)境，而且導致了泥石流等自然災害的頻繁發(fā)生[1]。近年來國家地質勘察、環(huán)境保護等相關部門正在加強對過度開采資源的治理工作。主要的治理手段為針對設立自然礦山的開采范圍和動用儲量進行監(jiān)測。但是由于自然礦區(qū)多位于偏遠地區(qū)，交通不便，環(huán)境惡劣等問題的存在，讓礦山的監(jiān)測工作難以進行。針對這些情況，研究人員采取了無人機低空數碼航測技術，來輔助探究礦山的開采深度變形情況[2]。無人機低空數碼航測技術可以在低空完成對地面的拍攝，受地形限制小，機動靈活，減少了野外工作量，降低了工作難度，極大提高了測量效率。到目前為止，無人機低空攝影測量技術已經在基礎地理信息更新、確權登記發(fā)證、國土資源調查、工程測量、環(huán)境保護等領域得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。無人機低空攝影測量可快速獲取高精度的數字高程模型和數字正射影像圖，將無人機低空攝影測量技術應用于露天礦山開采監(jiān)測中，可以從空中監(jiān)視、無人到達目標區(qū)可以取證，有效地實現監(jiān)管。與其它監(jiān)測方法相比，無人機低空攝影測量技術具有不可比擬的優(yōu)勢。

1 初步監(jiān)測礦區(qū)開采沉陷變形情況

1.1 設計無人機航線

無人機數碼攝影一般都是執(zhí)行小區(qū)域的數碼航攝，與傳統(tǒng)航攝不同的是在航線設計時無需考慮地球曲率變化，也無需非常準確地知道地面點高程[3]。采用無人機用于檢測礦區(qū)開采的沉陷變形情況，必須要設計無人機的航線[4]。在航線設計過程中首先要根據具體的地形情況來選擇適宜的比利時，通常采取1：10000或1：50000范圍的比例尺；其次選擇計算機圖庫中適宜的數字高程模型進行基準面的設計，保證監(jiān)測過程中可以對攝影對象進行精準的分類，其類型包括普通密分區(qū)和重點密分區(qū)兩大類。針對礦山地質勘查的監(jiān)測中，無人機航線，通常在已知攝區(qū)四角坐標的情況下，即可進行無人機勘測。對于形高差大于1/6航高時，需要設立攝影分區(qū)，來進行重點勘察。

1.2 調試無人機飛行設備

設計出無人機的航線之后，需要對無人機運行過程中的所用飛行設備進行調試，來確保航攝工作順利完成。調試的主要工作內容為：地面監(jiān)控站物品檢查、起飛前設備調試、俯仰設備調試、滾轉設備調試、偏航設備調試、水平設置調試、空速檢查、高度計檢查、轉動機設備調試、GPS定位檢查、震動測試和最后的無人機電機設備的調試。在確保所有設備和機械均正常工作后，可啟動無人機飛行設備進行工作。

1.3 處理拍攝數據

在無人機飛行設備，按照其設計出的航線完成了航行拍攝之后，進行到最為關鍵收集數據的處理環(huán)節(jié)[5]。在處理環(huán)節(jié)中，為了保證原始影像每張都能打開并且存儲完整，必須在曝光適中的情況下對拍攝數據進行整理。整理過程中，首先檢查曝光點數與影像數是否一致，若不一致應及時查找原因；其次檢查每條航線的記錄值與實際飛行的影像數是否一致。例如第一航線地面站里一共有20張影像，其中如果懷疑007號為第一張，則需要監(jiān)測影像中007～026是否為第一航線。其中重點要監(jiān)測026與027之間的關系；最后將影像按照航線數分別裝載于文件夾，每條航線的影像數量應一致。

1.4 繪制礦區(qū)開采區(qū)剖面圖

繪制礦區(qū)開采區(qū)剖面圖的過程：首先采用1：5000的地形圖繪制礦山地面的平面圖；其次應用MapGIS軟件對平面圖進行掃描和矢量化處理；然后將處理結果導入ESRI軟件中，再應用DOM影像對比平面圖中的虛擬礦區(qū)地形進行紋理映貼圖處理，之后把平面圖中影響紋理空間的點之間的對應關系確定出來；最后得到具有全部礦山地理特征的三維圖像，為礦區(qū)開采深陷變形的探究工作，提供了最有效的參考資料。

2 實驗驗證

2.1 實驗準備

本實驗選取某礦山開采區(qū)作為實驗原材料，采用新型無人機低空數碼航測和傳統(tǒng)監(jiān)測兩種方法來監(jiān)測的該礦區(qū)的開采深陷變形情況，在兩種監(jiān)測結果中抽取五個相同地點分別編號為1、2、3、4、5，通過實際測量的方法來判斷兩種方法的準確程度，進而驗證新型無人機低空數碼航測技術的實用價值。

2.2 結果討論

下圖為兩種監(jiān)測方法其監(jiān)測準確程度對比結果

圖1 為兩種監(jiān)測結果的準確程度對比圖

根據圖像可知，傳統(tǒng)方法所得的監(jiān)測結果的準確程度在60%～70%之間，其平均值為64%；而新型方法所得的監(jiān)測結果在65%～75%之間，其平均值為69%，比傳統(tǒng)方法高了5%，因此證實了新型無人機低空數碼航測技術的實用價值。

3 結語

采用無人機低空數碼航測技術可以礦區(qū)開采沉陷變形監(jiān)測的工作效率，并且獲得更加精度的監(jiān)測結果。但是無人機低空數控航測技術的覆蓋范圍很小,可獲取信息量也不多[6]。除此之外，針對地形復雜地區(qū) 并且坡陡路險的困難山區(qū)以及多云霧的氣象條件等較差地區(qū)必須要大范圍的比例尺地形圖測繪、才能處理災害調查及搶險應急等實際情況。因此，無人機低空數碼航測技術還需要進行更深層次的探索，才能廣泛的應用于各個領域的礦山監(jiān)測工作中。