衛(wèi)功明

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311地質(zhì)隊，安徽 安慶 246003）

無人機測繪技術是在計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)背景下研發(fā)的綜合了數(shù)字處理及信息處理的新技術，該測繪技術受外界干擾小，實用性更強且測量效率極高，目前國內(nèi)的多個領域均已融入該技術，該技術促進了測繪行業(yè)向智能、自動的方向迅速發(fā)展，其發(fā)展前景不容小覷。金屬礦山由于地形復雜、地質(zhì)情況多樣化，無人機的測繪技術能讓金屬礦山勘測的工作效率不斷提升。隨著勘查工作不斷深入，面對金屬礦山上常發(fā)的一些大型地質(zhì)災害，就需要更加精確且及時的勘測并做好預防地質(zhì)災害的準備，因此很有必要針對無人機測繪技術在金屬礦山的應用做深入研究，促進我國地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展進步。

1 現(xiàn)代無人機測繪技術的相關概述

1.1 無人機測繪技術簡介及其類型

現(xiàn)代無人機測繪的主要特點是雖然對其運行的技術要求較高，但其成本卻幾乎為行業(yè)最低，和一般遙感技術相比更能突現(xiàn)其優(yōu)勢，它不需要真人駕駛且安全系數(shù)很高，操作相對簡單，運用電子技術可實現(xiàn)對它的操控，且能輕而易舉地獲取信息。它不易受到時間和空間的制約，工作人員通過地面操控系統(tǒng)實現(xiàn)對它的控制，無人機便會帶著任務系統(tǒng)飛行探測，工作人員可在地面上實現(xiàn)對測繪目標的多角度觀測，可以獲取地形地貌、空間環(huán)境、礦山資源等信息，并且它獲取到圖片其分辨率極高，滿足工作人員的測繪要求。并且對比一般的遙感測繪技術，無人機測繪的傳感器會更先進，這樣就能收集更多先進的拍攝資料，能夠?qū)⑿畔⒏忧逦鷾蚀_地傳達回地面。無人機在測繪的時候雖然受干擾很小，不過由于其機身重量小，如果遇到大風天氣會導致它飛行不穩(wěn)，因此針對這方面還需要繼續(xù)進行研究[1]。

目前無人機的類型主要有固定翼無人機和多旋翼無人機兩種，并且這兩種運用的頻率也是最高的，前者對于起降場地有一定要求，需要在廣闊的平地助其起飛，而后者可隨地起飛。細分下來還有微型無人機、輕型無人機；近程無人機、超近程無人機；普通航攝無人機和視頻無人機等。

1.2 無人機測繪的優(yōu)勢

1.2.1 無人機的成像機動比較靈活

由于傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星飛行需要根據(jù)設定的軌道，往返時間長達幾十天，如若遇到需要緊急處理的影像，將需要將衛(wèi)星極度傾斜拍攝，這樣拍攝出來的影像不清晰，時效性也差，沒法滿足工作人員的需要。而一般的航拍遙感雖然往返周期限制小，但起飛前準備工作繁瑣，不僅需要空域申請，且拍攝周期很長，如果是小項目的拍攝就會增加投入成本。而無人機測繪技術主要是在空中較低的位置飛行，更不需要申請空中領域且隨時隨地可起飛，這樣就會為工作人員節(jié)約時間成本和人力成本，從而更快地獲取影像。

1.2.2 無人機測繪的成像分辨率高

從1999年以來，遙感衛(wèi)星拍攝的分辨率正逐步提高，目前使用的普通遙感衛(wèi)星地面分辨率最高是0.5m,而更高端一些的航空拍攝稍微比普通遙感衛(wèi)星的分辨率更高一些，但是都沒有無人機測繪所獲取的影像分辨率高，無人機的優(yōu)勢是利用低空飛行來自由搭配相機，這樣拍攝出來的影像自然比高空飛行的分辨率更高，并且目前通過無人機拍攝的影像分辨率可達到0.1m，比如圖1就是利用無人機拍攝的某金屬礦山的局部影像[2]。

圖1 某金屬礦山無人機技術局部影像圖

1.2.3 無人機測繪產(chǎn)品豐富且成本低

無人機目前對于遙感設備選擇范圍很廣，不同的搭載任務選擇也不同，其中高分辨率的紅外線掃描儀、激光掃描儀、磁測儀、CCD相機、多光譜成像儀等能夠滿足不同測繪條件的要求。金屬礦山由于受到地勢限制，通常拍攝時需要將局部分次拍攝，常規(guī)航拍成本抬高并且往返以此十分漫長且不易，而遙感衛(wèi)星又會消耗大量資金，并且周期也很長且分辨率不夠，一般的小單位難以承受。所以這時候通常采用無人機測繪技術，通過搭載不同的遙感設備，以較低的成本獲取高分辨率的影像資料，滿足金屬礦山的拍攝需求[3]。

1.2.4 無人機測繪時受云雨干擾小

金屬礦山地質(zhì)災害多的原因就是因為常常會有雨雪云層等的密集出現(xiàn)，尤其在國內(nèi)西南等地區(qū)常出現(xiàn)多云雨天氣，普通遙感設備一旦遭遇就會被徹底覆蓋無法進行拍攝甚至會被迫降落，況且如果遇到一些低空云雨及沙塵暴等，拍攝成本極高且難于拍攝，因此這種影像采集成本極高且容易受到云雨的影響降低圖片的清晰度。而無人機測繪技術在這方面卻極有優(yōu)勢，它不會受到飛行高度控制，通過地面操控可靈活避開陰云，遇到突發(fā)情況時采用車載無人測繪還能輕松降落并且進行云下測繪，飛行中很少有出現(xiàn)顛簸，在云雨天氣下拍攝得到的影像分辨率也是極高的。比如在我國某次大地震之后，連續(xù)出現(xiàn)陰雨天氣，相關人員利用無人機測繪只用了不到30分鐘就完成了縣城里近兩千平方米的影像拍攝，這個效率是一般的遙感設備無法達到的。

2 現(xiàn)代無人機測繪技術在金屬礦山地質(zhì)災害中的地位

2.1 無人機應用的迫切性地位

我國的金屬礦山一般處于崇山峻嶺之中，地勢極為險要且結構復雜，地質(zhì)災害一旦出現(xiàn)救援比較費時費力。因此對于金屬礦山而言，最有效的防治就是針對地質(zhì)災害及時勘查，基于金屬礦山地質(zhì)災害的嚴重性及特點，通過現(xiàn)代無人機測繪技術進行及時準確的勘測極為重要，這也是金屬礦山測量的迫切需要。通過現(xiàn)代無人機測繪技術，在金屬礦山中設置控制點，提前探測礦山的地質(zhì)地理情況，能夠準確評估即將發(fā)生的地質(zhì)災害，通過無人機拍攝的影像資料為基礎，對地質(zhì)災害采取對應的防治措施，這是當前金屬礦山監(jiān)測中急需解決的工作[4]。

2.2 無人機測繪技術的時效性地位

現(xiàn)代無人機測繪技術針對金屬礦山地質(zhì)災害具有很強的時效性，能夠在最短的時間將災害信息傳達給相關人員，為救援人員爭取時間，讓其能夠在最短的時間營救更多的人。因為金屬礦山的地質(zhì)災害往往發(fā)生于須臾之間，而災害的勘測和營救無異于和時間賽跑，測繪的時間越短，營救的效率就會越高，因此無人機測繪在礦山勘測中有絕對優(yōu)勢，其時效性幾乎排名第一。并且我國金屬礦山多分布于山區(qū)，因此僅依靠傳統(tǒng)方式會浪費更多時間，費時費力效率極低。無人機測繪能夠最大限度節(jié)約時間，在地質(zhì)災害中時效性強。

3 現(xiàn)代無人機測繪技術在金屬礦山地質(zhì)災害中的應用

3.1 能夠快速處理礦山地質(zhì)災害信息

現(xiàn)代無人機測繪技術在獲取金屬礦山影像的時候能夠盡可能地免受外界因素的干擾，減少影響重疊。陰影和粒子等影響清晰度的因素。它能夠運用DPGrid快速獲取拍攝信號并且迅速拼接處理圖片，確保最終得到的圖片能夠用于對金屬礦山地質(zhì)災害處理、預測、繪制等方面。能夠?qū)碗s的信息簡單化，一般處理通常有以下幾個步驟：①通過無人機終端設備新建一個Context Capture文件，將該文件置于文件夾內(nèi)，然后設置好影像與信號路徑；②設定矯正參數(shù)，將無人機獲取的影像植入之前的文件夾，檢查參數(shù)，不對的參數(shù)需要多次調(diào)整，然后設置影像采樣率，接下來將同一類影像存放到同樣的文件夾并且檢查圖像，不要出現(xiàn)不完整影像，然后將這些影像設置一個參數(shù)，點擊鼠標右鍵，導入無人機拍攝參數(shù)；③設置這些照片的名稱，命名順序可參照拍攝時間-地點-內(nèi)容，并且要計算影像的相關數(shù)據(jù)，計算規(guī)則是空間三相角度，最后選擇全部影像并且重新設定文件夾，在所有數(shù)據(jù)都計算并整理之后，就可以建設空間信息了[5]，并且核對無人機的所有攝像點是否對應像控點；④先生成一個產(chǎn)品類型，后構建出金屬礦區(qū)三維模型，然后根據(jù)規(guī)定的比例將地質(zhì)災害影像導入并根據(jù)比例縮放，這個時候要注意其坐標軸和平移量，這些步驟完成后，將三維模型發(fā)射到衛(wèi)星就可以了；⑤通過無人機搜素引擎定位任務傳輸?shù)穆窂?，之前要檢查好路徑是否配對，然后儲存OSDB數(shù)據(jù)，將這些圖像導入EPS三維軟件中進行測繪，這樣就會生成一組金屬礦山地質(zhì)災害區(qū)域圖，這樣下來金屬礦山的地質(zhì)災害信息就處理完成了。

3.2 礦山地質(zhì)災害影像解譯與分析

影像處理好之后就要對金屬礦山的相關地質(zhì)災害影像進行分析翻譯工作，這里需要用到一些設備保護技術，而此時需要通過指揮端和解譯端建立聯(lián)系，這樣做的目的是希望相關部門能第一時間獲得災害信息并指揮現(xiàn)場救援。如果想要災害影響更加清晰，從而能夠更好地協(xié)助工作，可將影響進行DOM疊加，并且疊加之后要與地質(zhì)圖形匹配，這樣才能更好更快地確定受災點，提高救援效率。同時無人機所獲取的影響本身分辨率極高，這時可根據(jù)工作需要繼續(xù)調(diào)高，并通過DOM影像獲得災害邊界信息，通過采集數(shù)據(jù)并根據(jù)比例尺計算出災害面積[6]。

與此同時，利用GIS軟件及super Map工具通過受災邊緣繪制出詳細的金屬礦山地質(zhì)圖，為后期邊緣數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)支持，之后以5m為一個間隔，實施DEM數(shù)據(jù)采集。這些工作完成后，可以水平面為基礎，計算出災害地點高度的垂直和水平距離，計算出兩者之差，然后這個坐標軸之間形成一個區(qū)域，將設這個區(qū)域的體積設為V1，然后再次利用DEM數(shù)據(jù)以同樣的方式計算水平面到邊緣的體積，設為V2，在通過V1-V2得到的數(shù)字就是金屬礦山地質(zhì)災害量。另外，通過現(xiàn)代無人機技術，工作人員可根據(jù)災害區(qū)域形狀及范圍等分析出區(qū)域地勢，計算受災面積等，這樣就完成了無人機對于金屬礦山地質(zhì)災害的分析應用，實現(xiàn)無人應用研究。比如工作人員通過此技術，對某地金屬礦山受災面積進行分析，經(jīng)過1∶1比例來分析內(nèi)容，并通過整理圈定內(nèi)容，選擇1、2、3、4點作為像控點，獲取無人機在四個像控點獲取的影像與整理成表格，如表1。

表1 某金屬礦山地質(zhì)災害中無人機測繪實驗結果

3.3 布設無人機在金屬礦區(qū)的低空拍攝像控點

為了能讓無人機測繪技術在金屬礦山地質(zhì)災害方面充分運用，需要在礦山區(qū)域提前布控，首先要進行高空拍攝方便掌握金屬礦山的地形及地貌，這樣就完成基本資料整理，即：衛(wèi)星圖片、金屬礦山地質(zhì)圖。然后相關人員根據(jù)這些基本信息，分析災害規(guī)模并且進行數(shù)據(jù)校正，校正過程要根據(jù)礦區(qū)地址信息相符，之后擬定無人機測繪路線，之后調(diào)整分辨率，將無人機精度調(diào)到最高。之后選擇礦山區(qū)域內(nèi)的控像點，這里要結合攝影實際情況，并且要利于后期的地質(zhì)建模，還有無人機拍攝最好結合礦山地形采用垂直拍攝，最好使用RTK網(wǎng)絡模式，布設通信聯(lián)系，測量中最好反復測量并取平均值為最終結果。

4 結語

綜上所述，現(xiàn)代無人機測繪技術為金屬礦山的地質(zhì)勘測帶來許多積極作用，在技術層面上它把遙感技術獲取高分辨率影像的功能發(fā)揮到極致，從成本方面來看它主要是采用無人駕駛拍攝技術，因為節(jié)約了很多人力財力，由于它操作起來難度系數(shù)小，因此在金屬礦山方面采用它有天然優(yōu)勢。通過把無人機測繪技術融入金屬礦山地質(zhì)災害防治中，能夠最大限度減輕人員和財產(chǎn)損失，對金屬礦山的地質(zhì)環(huán)境做到及時有效保護，減少災害的發(fā)生。相關人員應深刻意識到現(xiàn)代無人機測繪技術在金屬礦山的地位和應用，為構建和諧社會做貢獻。