宋 翔

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察局321地質(zhì)隊(duì)，安徽 銅陵 244033）

無人機(jī)航測(cè)技術(shù)以其全自動(dòng)、高效率、高精度、高精細(xì)的優(yōu)勢(shì)在礦山測(cè)繪方面應(yīng)用廣泛。隨著無人機(jī)與數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的共同發(fā)展，基于無人機(jī)平臺(tái)的數(shù)字航攝技術(shù)已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，無人機(jī)與航空攝影測(cè)量相結(jié)合使得“無人機(jī)數(shù)字低空遙感”成為航空遙感領(lǐng)域的一個(gè)嶄新發(fā)展方向，無人機(jī)航拍可廣泛應(yīng)用于國家重大工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急與處理、國土監(jiān)察、資源開發(fā)、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面，尤其在基礎(chǔ)測(cè)繪、土地資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測(cè)繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊前景。為貫徹落實(shí)中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《法治政府建設(shè)實(shí)施綱要（2015-2020年）》（中發(fā)〔2015〕36號(hào)）和《關(guān)于印發(fā)國家測(cè)繪地理信息局貫徹落實(shí)〈法治政府建設(shè)實(shí)施綱要（2015－2020年）〉實(shí)施意見的通知》（國測(cè)法發(fā)〔2016〕10號(hào)）精神，加快推進(jìn)礦山測(cè)繪工作法治建設(shè)，進(jìn)一步提高依法管理礦山測(cè)繪地理信息事務(wù)水平，結(jié)合全國礦山測(cè)繪地理信息工作精神，致力于利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)提高礦山測(cè)繪精準(zhǔn)度。為此，必須以礦山地質(zhì)觀察研究為基礎(chǔ)，根據(jù)礦山測(cè)繪任務(wù)的具體要求，以較短的時(shí)間和較少的工作量為前提，獲得較多、較好地質(zhì)成果為原則，并結(jié)合無人機(jī)航測(cè)技術(shù)，確保我國國土資源的安全。

1 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用研究

考慮到地表礦產(chǎn)資源已經(jīng)被開采的所剩無幾，地質(zhì)勘查工作必將向越來越深的地質(zhì)方向進(jìn)行[1]。這就意味著對(duì)礦山測(cè)繪的要求越來越高，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)雖然只是一種攝影方法，但重要的是無人機(jī)航測(cè)能夠利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)獲得足夠數(shù)量和具有足夠重疊度的三維影像，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急測(cè)繪。因此，本文進(jìn)行無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用研究。

1.1 確定礦山測(cè)繪結(jié)構(gòu)

在基于無人機(jī)航測(cè)技術(shù)確定礦山測(cè)繪的結(jié)構(gòu)的前提下，必須進(jìn)行野外地形踏勘，預(yù)先選取測(cè)量點(diǎn)。在使用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)繪工作時(shí)，必須優(yōu)先劃分好重點(diǎn)測(cè)繪的礦山區(qū)域。再選取對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)致力于確保有效控制無人機(jī)能夠按照預(yù)先設(shè)定的飛行路徑飛行。在選取測(cè)量點(diǎn)的時(shí)候，必須要遵循由易到難的選取原則。優(yōu)先選取礦山中特征性強(qiáng)、即使在高空也極易被發(fā)現(xiàn)的物體作為測(cè)量點(diǎn)，尤其要針對(duì)電線桿、水井等影像不易判讀的地物進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。將被選取的測(cè)量點(diǎn)作為礦山測(cè)繪的結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)，接著利用無人機(jī)開始進(jìn)行航測(cè)，使無人機(jī)航測(cè)得到的圖像精準(zhǔn)、可靠。通過無人機(jī)航測(cè)技術(shù)收集礦山測(cè)繪所需的數(shù)據(jù)，整理成滿足礦山測(cè)繪軟件可使用的數(shù)據(jù)格式，主要包括圖片、WORD及紙質(zhì)格式的水文、工程鉆孔數(shù)據(jù)；水質(zhì)監(jiān)測(cè)井，城區(qū)供水井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；地質(zhì)地貌圖、綜合水文地質(zhì)圖、水化學(xué)類型、礦化度圖等矢量圖件數(shù)據(jù)；PDF或WORD格式成井報(bào)告數(shù)據(jù)。在確定礦山測(cè)繪結(jié)構(gòu)的工作中，充分運(yùn)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦山地質(zhì)全方位的精準(zhǔn)采集。并且在確保滿足實(shí)際需求的情況下，利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)360°的無死角轉(zhuǎn)換，在各個(gè)角度對(duì)礦山地質(zhì)情況進(jìn)行拍攝。這樣一來，不僅可以保證整個(gè)礦山地質(zhì)拍攝到的畫面具有極高的完整度以及清晰度，還能夠精確采集礦山測(cè)繪的綜合數(shù)據(jù)信息。通過無人機(jī)航測(cè)技術(shù)為礦山中所有復(fù)雜的表面提供關(guān)鍵而精確的測(cè)量，從傾斜的影像到檢查垂直壁的成分和結(jié)構(gòu)完整性，再到收集的評(píng)估爆破前后評(píng)估的調(diào)查數(shù)據(jù)。

1.2 獲取礦山測(cè)繪數(shù)字正射影像圖

由于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)對(duì)礦山測(cè)繪的效率已經(jīng)無法滿足目前礦山開采工作量的需求。無人機(jī)航測(cè)技術(shù)作為傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量手段的有力補(bǔ)充，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，能夠在小區(qū)域和飛行困難的地區(qū)快速獲取高分辨率影像。通過無人機(jī)航測(cè)技術(shù)依據(jù)測(cè)區(qū)具體地形情況設(shè)定各項(xiàng)飛行參數(shù)，再通過相機(jī)參數(shù)調(diào)校，以高分辨率測(cè)繪遙感衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星為主，結(jié)合相關(guān)無人機(jī)航測(cè)設(shè)備，利用專業(yè)軟件進(jìn)行拼圖處理，生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及數(shù)字正射影像圖。在獲取數(shù)字正射影像圖后，還需要對(duì)即將導(dǎo)入的無人機(jī)航測(cè)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，主要包括：利用收集到的監(jiān)測(cè)井、水文地質(zhì)圖、地形地貌圖以及地質(zhì)成果報(bào)告等無人機(jī)航測(cè)圖像進(jìn)行初始化制作。為了避免系統(tǒng)自動(dòng)化生成無人機(jī)航測(cè)圖像較“生硬”的現(xiàn)象，基于無人機(jī)航測(cè)技術(shù)結(jié)合水文地質(zhì)和工程地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員自身豐富的地質(zhì)工作經(jīng)驗(yàn)在紙介質(zhì)上刻畫初始的水文、工程地質(zhì)剖面圖，系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)域地表地信和地貌特征、地下地質(zhì)和構(gòu)造特征、地下水位變化特征、含水和隔水巖組分布特征，形成較為完整的礦山測(cè)繪邊界線數(shù)據(jù)。圖像矢量化的具體內(nèi)容為：將紙質(zhì)的水文和工程地質(zhì)剖面經(jīng)過掃描成圖，然后在MapGIS地圖編輯器中進(jìn)行人工矢量化，對(duì)礦山測(cè)繪邊界線進(jìn)行拓?fù)洳殄e(cuò)，再進(jìn)行拓?fù)湓靺^(qū)處理，形成矢量礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)。礦山測(cè)繪區(qū)賦參數(shù)屬性：結(jié)合航測(cè)得到的圖像，制定標(biāo)準(zhǔn)地層表，制作礦山測(cè)繪參數(shù)屬性圖例版，最終制作出帶有標(biāo)準(zhǔn)化顏色、紋理和屬性的標(biāo)準(zhǔn)礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)。

因此，必須大力加強(qiáng)無人機(jī)測(cè)繪能力建設(shè)，構(gòu)建多比例尺、多類型、多型號(hào)的自主無人機(jī)測(cè)繪對(duì)地觀測(cè)體系，形成以高分辨率為主的立體測(cè)繪能力，使高分辨率遙感影像自給率達(dá)到80%，從而提升礦山測(cè)繪的效率。與此同時(shí)，還可以建立集礦山測(cè)繪總體設(shè)計(jì)、仿真、檢校、數(shù)據(jù)處理、服務(wù)和質(zhì)量控制于一體的無人機(jī)航測(cè)技術(shù)、產(chǎn)品以及標(biāo)準(zhǔn)體系，最大程度上推進(jìn)無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的能力建設(shè)，致力于形成多分辨率、多比例尺的礦山測(cè)繪信息，支撐新型礦山基礎(chǔ)測(cè)繪的技術(shù)需求。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠具有WiFi熱點(diǎn)功能，使任何智能終端均可接入接收機(jī)，對(duì)接收機(jī)參數(shù)進(jìn)行查詢、配置，從根本上減少礦山測(cè)繪工作中不必要的流程，進(jìn)而提升礦山測(cè)繪的效率。

1.3 處理礦山測(cè)繪圖像

在實(shí)際開展礦山測(cè)繪工作之前，不僅要基于無人機(jī)航測(cè)技術(shù)選取相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)，還要反復(fù)檢查無人機(jī)設(shè)備，做好相關(guān)設(shè)備調(diào)整工作，確定無人機(jī)攝像頭的各項(xiàng)指標(biāo)正確等。為了提高礦山測(cè)繪的精準(zhǔn)度，對(duì)礦山地質(zhì)圖像進(jìn)行有效處理以及高質(zhì)量的攝影測(cè)量，必須對(duì)無人機(jī)進(jìn)行加固，避免在拍攝過程中無人機(jī)攝像頭移位或者松動(dòng)問題的發(fā)生。由于無人機(jī)航測(cè)在礦山測(cè)繪的過程中，無人機(jī)即便遭受到外界環(huán)境的干擾，但外界干擾對(duì)無人機(jī)產(chǎn)生的具體影響較小。特別值得注意的是無人機(jī)的飛行速度以及拍攝角度等問題，這些因素是直接可以影響到拍攝圖像的效果。為了達(dá)到對(duì)于礦山測(cè)繪預(yù)期的效果，在對(duì)拍攝到的圖像進(jìn)行后期處理中，必須融合其它多項(xiàng)圖像處理技術(shù)，去除圖像中的干擾項(xiàng)。礦山測(cè)繪圖像處理綜合信息，如表1所示。

表1 礦山測(cè)繪圖像處理綜合信息表

通過表1可知，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)用于礦山地質(zhì)勘查捕捉航拍圖像，能夠針對(duì)拍攝到的圖像進(jìn)行高精度的處理。這些圖像作為礦山測(cè)繪的基礎(chǔ)，從2D地圖到3D模型，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠創(chuàng)造新的可交付成果。為礦山測(cè)繪開辟了全新的機(jī)會(huì)，從而提高了礦山地質(zhì)勘查的精度以及速度回轉(zhuǎn)[3]。綜上所述，通過無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用，借助軟件工具，進(jìn)行礦山測(cè)繪填圖，獲得整個(gè)工作區(qū)的礦山測(cè)繪成果。本文通過將無人機(jī)航測(cè)技術(shù)引進(jìn)到無人機(jī)航測(cè)技術(shù)，致力于使之能夠全面滿足礦山測(cè)繪的需求，為專業(yè)技術(shù)人員和管理者提供規(guī)范化、綜合化、智能化的航測(cè)技術(shù)，同時(shí)作為城市地質(zhì)工作與政府及社會(huì)需求之間的橋梁，為政府決策、礦山建設(shè)布局和功能區(qū)劃、重大工程建設(shè)與災(zāi)害防治、礦山地質(zhì)資源的合理開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供地質(zhì)科學(xué)依據(jù)，提升礦山科學(xué)發(fā)展和管理水平，更好地促進(jìn)礦山經(jīng)濟(jì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 結(jié)語

本文從礦山測(cè)繪工作的實(shí)際需要出發(fā)，為進(jìn)一步提高礦山測(cè)繪的精準(zhǔn)度，必須掌握無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪效果方面的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)礦床進(jìn)行科學(xué)管理。通過分析無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用，證明了無人機(jī)航測(cè)技術(shù)對(duì)于工業(yè)化發(fā)展的重要意義。通過本次應(yīng)用研究，借助軟件提供的工具，能夠掌握無人機(jī)航測(cè)技術(shù)主要的應(yīng)用方法體系，也是本次研究取得的一項(xiàng)重要成果。盡管本文認(rèn)為只要合理運(yùn)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)就可以提高礦山測(cè)繪的精準(zhǔn)度，但仍缺乏一些實(shí)踐來證明技術(shù)的有效性。因此，有理由加大無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用研究?？茖W(xué)的礦山測(cè)繪可以提高我國對(duì)礦產(chǎn)資源的勘查效果和勘查效率，有望可以推動(dòng)我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且為今后的礦山地質(zhì)勘查提供一定的指導(dǎo)意義。