張玉珍

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110000）

我國地理位置優(yōu)越且幅員遼闊，具有豐盛的土地和礦山等資源。這些資源是我國發(fā)展的基本經(jīng)濟基礎。其中，礦山資源在歷史多年的沉淀和積累中成為了一種較為具有價值的重要非再生資源[1]。這些資源有的處于地層淺處，有的深埋于地層深處，這些資源所處的地理位置多數(shù)人跡罕至，且勘探和測繪的難度較大。近年來，隨著電子計算機技術的不斷深入發(fā)展，無人機測繪技術得到了長足的發(fā)展，在人類的控制下可以抵達人類難以抵達的位置，特別是對復雜礦山地質環(huán)境中的資源的測繪。無人機技術不斷被更新和改變，將無人機應用到地質測量中具有較強的優(yōu)勢。為此相關研究者將無人機應用到其中得到了很多成果。文獻[4]提出一種將無人機應用在露天礦山測繪中。在該方法的研究中首先確定了對其露天開采測量的幫助，對其進行有效的測量可以幫助其提升開采效率。通過對某固定地點的研究，借助無人機拍攝露天礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)進行三維點云建模，完成了露天礦產(chǎn)資源的可視化開采。該方法中無人機起到了關鍵采集數(shù)據(jù)的技術，對礦山的情況了解較為清晰。上述兩種方法中雖然都是借助無人機進行采集礦山地質環(huán)境數(shù)據(jù)，且采集后均得到了一定成果，但在實際應用中適用范圍不是很廣泛，且獲取的數(shù)據(jù)仍然需要后天的核對和校對，避免得到數(shù)據(jù)誤差較大，影響礦山資源后期的開采。

1 復雜礦山地質環(huán)境下無人機測繪技術應用

1.1 復雜礦山地質環(huán)境下測繪主要內(nèi)容分析

復雜礦山地質環(huán)境下礦山資源的開采需要對其基本的數(shù)據(jù)存量、現(xiàn)場如何施工等。因此，在擦、開采前需要將開采的每個階段進行大量的測繪工作。將其中測繪工作內(nèi)容歸納為以下幾點：①復雜地質環(huán)境下建立測繪控制網(wǎng)。采用常規(guī)的測繪儀器，如經(jīng)緯儀、全站儀等，將其應用在礦山測繪中。②復雜地質環(huán)境中開采前的地形圖以及、多類別的規(guī)劃開采圖紙。③開采前的礦山測量圖片，該圖像中應包括所有開采環(huán)境以及周邊環(huán)境地貌。④其他需要交接和準備的測繪工作等。

1.2 無人機測繪技術特點分析

為了實現(xiàn)復雜地質環(huán)境下礦山資源的順利開采，本文將無人機技術引入其中。首先對無人機測繪的特點進行詳細分析。無人機中遙感技術是其具有獨特優(yōu)勢的技術。其在多個測量領域具有特殊的優(yōu)勢。

①測繪效率極高。無人機遙感技術測量的速度較快，目前為止是一種具有時效性的測繪技術。在此過程中，借助無人機的控制，在工作過程中不斷獲取礦山數(shù)據(jù)。無人機在測繪過程中可以抵御惡劣的環(huán)境影響，可以快速得到相關的測繪數(shù)據(jù)。②測繪的成本較低。通過無人機獲得的測繪數(shù)據(jù)時可以重復此過程，與其他衛(wèi)星測繪相比，節(jié)約了大量的測繪成本。無人機可以隨時隨地起飛和降落，可以重復使用，節(jié)約成本。③測繪數(shù)據(jù)精度較高。無人機在進行數(shù)據(jù)采集中，其飛行的高度較高，不受環(huán)境的干擾，其獲取的目標分辨率較高，細節(jié)較為清晰。通過獲取的數(shù)據(jù)進行三維建模，提升了礦山環(huán)境的開采精度。

1.3 無人機攝影獲取復雜地質環(huán)境下礦山數(shù)據(jù)測繪技術路線設計

無人機是通過無線遙控設置對程序的有效控制，進而得到礦山環(huán)境的相關測繪數(shù)據(jù)。其中，無人機借助遙感等設備獲取復雜環(huán)境下礦山的相關數(shù)據(jù)。目前，常用的無人機攜帶傳感器獲取數(shù)據(jù)的模式，如表1所示。

表1 無人機攜帶傳感器應用模式

在復雜環(huán)境下對礦山地質測繪中，搭建多臺影像傳感器的飛行平臺，對需要采集的礦山數(shù)據(jù)進行垂直和多角度的數(shù)據(jù)獲取。其中，對復雜環(huán)境下地質表面紋理進行獲取，然后采用三維建模的方式，完成測繪數(shù)據(jù)的建模。在本文研究的技術路線設計之下，展開詳細的復雜礦山地質環(huán)境下無人機測繪技術研究。

1.4 無人機攝影獲取復雜地質環(huán)境下礦山數(shù)據(jù)測繪實現(xiàn)

在復雜地質環(huán)境下礦山數(shù)據(jù)測繪中，設置的無人機攝影系統(tǒng)中包括：飛行控制系統(tǒng)、地面數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、無人機飛行支持系統(tǒng)、無人機自主導航系統(tǒng)和影像后期處理系統(tǒng)。

（1）飛行控制系統(tǒng)：為無人機進行測繪實現(xiàn)的核心關鍵組成部分。該系統(tǒng)支持無人機空中飛行，以及飛行角度等的有效調整等。

（2）地面數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)：該系統(tǒng)是指將無人機反饋過來的大量復雜礦山環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集和整理的系統(tǒng)，以便于后期的采集。

（3）無人機飛行支持系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要為無人機飛行中支持其快速飛行的系統(tǒng)。主要是指電磁的支撐能力。

根據(jù)上述復雜環(huán)境下礦山環(huán)境數(shù)據(jù)測繪的無人機系統(tǒng)設置，實現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)的采集[10]，其采集流程如圖1所示：

圖1 無人機采集礦山數(shù)據(jù)流程圖

2 復雜礦山地質環(huán)境下無人機測繪技術應用效果分析

應用方案設計。在上述無人機礦山數(shù)據(jù)測繪中，為了驗證所方法的有效性，將其應用到某個地質環(huán)境復雜的礦山資源區(qū)域，對該區(qū)域進行無人機測繪研究。該研究的地質環(huán)境復雜的礦山資源區(qū)域處于我國某山區(qū)地區(qū)，這里人類生存足跡較少，面積較大，主要以高山區(qū)為主，人均耕地面積也相對較少。為了實現(xiàn)本文方法采用無人機技術可以有效對其測繪，將選取該地區(qū)面積為10平方米的區(qū)域進行無人機測繪實現(xiàn)的主要研究區(qū)域，采集的實驗圖如圖2所示。

圖2 樣本礦山地質遙感圖像

在本文礦山測繪應用中，無人機搭載遙感系統(tǒng)對礦山地質圖像進行采集，為了保證應用效果的穩(wěn)定性，實驗共進行了100次的迭代，每一次跌代后的應用結果可以保證其精度。為了驗證本文提出方法的有效性，實驗對比本文方法、文獻[4]方法以及文獻[5]方法應用無人機測技術的優(yōu)勢。得到的應用結果如圖3所示。

圖3 不同方法無人機測繪精度對比

分析圖3中實驗結果可以看出，在相同實驗環(huán)境下采用三種方法對樣本區(qū)域復雜的礦山地質環(huán)境進行測繪的精度不同。當?shù)螖?shù)為40次時，本文方法對樣本區(qū)域復雜的礦山地質環(huán)境進行測繪的精度約為92%，文獻[4]方法對樣本區(qū)域復雜的礦山地質環(huán)境進行測繪的精度約為79%；當?shù)螖?shù)為100次時，本文方法對樣本區(qū)域復雜的礦山地質環(huán)境進行測繪的精度約為94%，本文方法采用無人機測繪的精度更高，驗證了本文方法的有效性。

綜上所述，將無人機測繪技術應用到復雜環(huán)境礦山資源的測量中使可行的，通過其便攜性、靈活性以及低成本的特點，將該技術應用于此為以后的開采事業(yè)奠定了基礎。

3 結束語

由于我國礦山資源分布的地理位置存在一定復雜性，采用傳統(tǒng)人工方法是無法直接獲取更為有利的數(shù)據(jù)的。因此，本文通過對無人機測繪技術的應用，可以采集到不同條件下的礦山資源的實時數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)設定礦山資源開采的各個階段，并根據(jù)階段特點的確定實現(xiàn)有效的礦山資源開采，有效提升礦山資源開采的效率以及開采的精度，為我國礦山資源的開采提供更為有利的條件。