馬世龍，朱小韋

（河南測(cè)繪職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450046）

在測(cè)繪工程中，運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，能有效提升測(cè)繪作業(yè)質(zhì)量，降低測(cè)繪作業(yè)成本。當(dāng)前時(shí)期，各行各業(yè)對(duì)測(cè)繪領(lǐng)域新技術(shù)的應(yīng)用提出新要求，為了確保無(wú)人機(jī)技術(shù)在金屬礦產(chǎn)開(kāi)采中得到廣泛的運(yùn)用，本文在已有成果研究基礎(chǔ)上，探討此項(xiàng)技術(shù)在金屬礦產(chǎn)開(kāi)采中的應(yīng)用要點(diǎn)。

1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.1 響應(yīng)速度快

利用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)時(shí)，一般情況下，無(wú)人機(jī)會(huì)保持低空飛行，對(duì)起降落場(chǎng)地的要求比較低，起飛的準(zhǔn)備時(shí)間比較短，受外界環(huán)境因素影響較小，故可以節(jié)省較多時(shí)間。

無(wú)人機(jī)內(nèi)部配置飛行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的測(cè)量任務(wù)，快速獲取最終的測(cè)繪結(jié)果。例如，如果出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)，當(dāng)?shù)貞?yīng)急部門可結(jié)合地形數(shù)據(jù)，制定出合理的應(yīng)急方案，在無(wú)人機(jī)技術(shù)的支持下，能夠快速測(cè)量災(zāi)區(qū)內(nèi)部的地質(zhì)環(huán)境，并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將最終獲取的測(cè)繪數(shù)據(jù)及時(shí)上傳給應(yīng)急部門，應(yīng)急人員結(jié)合災(zāi)區(qū)反饋的各項(xiàng)測(cè)繪信息，對(duì)既有的應(yīng)急方案進(jìn)行完善與改進(jìn)。

1.2 測(cè)量精度高

在傳統(tǒng)的測(cè)繪工作中，通常要求測(cè)繪人員攜帶相關(guān)儀器開(kāi)展實(shí)地測(cè)量工作，測(cè)量精度相對(duì)較低。隨著無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，可在同一時(shí)間內(nèi)、不同測(cè)繪環(huán)境同時(shí)開(kāi)展工作，在不同航拍高度下實(shí)施精確測(cè)量，不斷擴(kuò)大測(cè)量作業(yè)范圍，最終所獲取的各項(xiàng)測(cè)繪數(shù)據(jù)精度也更為準(zhǔn)確。

在無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)支持下，系統(tǒng)可以通過(guò)光譜，針對(duì)各項(xiàng)航攝數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性分析，并加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理速度，可在較短時(shí)間內(nèi)，獲取更多的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速處理，結(jié)合三維仿真模擬技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)信息，可以更為全面的展示出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升測(cè)繪工作質(zhì)量。

1.3 時(shí)效性高

傳統(tǒng)測(cè)繪主要依據(jù)測(cè)量人員手動(dòng)收入各項(xiàng)數(shù)據(jù)，然后開(kāi)展數(shù)據(jù)匯總與整理，并上傳給有關(guān)部門，此種測(cè)繪方法的時(shí)效性比較差，會(huì)影響測(cè)繪成果整體質(zhì)量。利用無(wú)人機(jī)技術(shù)開(kāi)展測(cè)繪工作，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的快速聯(lián)動(dòng)，在實(shí)際測(cè)繪工作之中，系統(tǒng)能夠自動(dòng)將具體的測(cè)繪信息反饋給有關(guān)部門，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，進(jìn)行二次測(cè)量，并對(duì)之前的測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，快速發(fā)現(xiàn)遺漏區(qū)域，提升測(cè)繪作業(yè)的整體質(zhì)量。

1.4 作業(yè)成本低

在一些大型項(xiàng)目之中，測(cè)繪工作范圍比較大，測(cè)量?jī)?nèi)容也較多，若采用傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法，會(huì)提升項(xiàng)目成本，甚至出現(xiàn)超過(guò)項(xiàng)目投資預(yù)算，給項(xiàng)目的建設(shè)帶來(lái)不利影響。采用無(wú)人機(jī)技術(shù)開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，能夠每日完成幾十平方公里的航攝，通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)繪作業(yè)，可以進(jìn)一步降低人力成本，同時(shí)能夠減少設(shè)備運(yùn)行損耗，因此，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐步成為我國(guó)測(cè)繪工程中的核心技術(shù)之一。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)組成

無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是軟件設(shè)備與硬件設(shè)備。硬件設(shè)備主要包含飛行器、動(dòng)力供給系統(tǒng)、能源調(diào)節(jié)設(shè)備、高清攝像機(jī)等；軟件設(shè)備主要包含飛行控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)與圖像處理軟件等[1]，其中，無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)由傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)和伺服作動(dòng)設(shè)備三部分構(gòu)成，其主要功能是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)姿態(tài)、航跡、起飛和著陸以及任務(wù)設(shè)備等功能的管理與控制。

無(wú)人機(jī)通常由合金鋼、碳纖維與玻璃鋼等一系列材料制作而成，在機(jī)身安裝電池單元、任務(wù)輸入單元、降落傘艙及高清攝像機(jī)等設(shè)備[2]。利用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)時(shí)，通常以機(jī)載遙感設(shè)備獲取圖像信息，如高分辨率數(shù)碼相機(jī)，再用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)圖像信息進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，制作成具有一定精度并滿足測(cè)繪任務(wù)的地理信息圖像。無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)工作原理示意圖

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪作業(yè)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 明確無(wú)人機(jī)應(yīng)用流程

首先，在測(cè)繪作業(yè)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，需要充分認(rèn)識(shí)準(zhǔn)備工作的重要性，要根據(jù)勘測(cè)與設(shè)計(jì)的要求選擇比例尺，提升數(shù)據(jù)采集的精確性與合理性。其次，要合理控制無(wú)人機(jī)航拍高度，通過(guò)應(yīng)用數(shù)碼微單相機(jī)拍攝，合理選擇相機(jī)的焦距和影像地面分辨率，確保能夠取得較好的航攝效果。最后，利用無(wú)人機(jī)技術(shù)對(duì)金屬礦區(qū)測(cè)繪期間，工作人員需進(jìn)一步明確具體的技術(shù)要求與航高，設(shè)置航向和旁向重疊率，科學(xué)使用專業(yè)軟件，設(shè)計(jì)具體的飛行航線，在航線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要提前確定出具體的飛行路線，包括對(duì)礦產(chǎn)開(kāi)采的位置，設(shè)置定點(diǎn)拍照位置[3]。另外，還要將設(shè)計(jì)航線準(zhǔn)確輸入到無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)內(nèi)部，并運(yùn)用GPS導(dǎo)航，結(jié)合之前設(shè)計(jì)好的航線進(jìn)行飛行，在固定位置拍照。與此同時(shí)，在地面具體位置布設(shè)像控點(diǎn)，各個(gè)航片需要設(shè)置三個(gè)以上像控點(diǎn)，進(jìn)而獲取更加精確的三維坐標(biāo)。

3.2 準(zhǔn)確獲取測(cè)繪影像資料數(shù)據(jù)

在金屬礦產(chǎn)開(kāi)采的測(cè)繪作業(yè)中，通過(guò)積極運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，可以幫助工作人員更加全面了解測(cè)量區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)的具體狀況，并對(duì)無(wú)人機(jī)的具體飛行路線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在正式飛行之前，需要開(kāi)展試飛，合理選擇設(shè)備平臺(tái)。在飛行測(cè)量期間，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的飛行幅度比較小，偏角大，因此，獲取必要數(shù)據(jù)信息后，在無(wú)人機(jī)飛行期間，還要拍攝出一定數(shù)量的圖片，確保后續(xù)的三維影像效果更好。在無(wú)人機(jī)拍攝測(cè)繪影像資料的過(guò)程當(dāng)中，需要從不同角度來(lái)拍攝，確保拍攝畫面符合處理標(biāo)準(zhǔn)要求，由此可以更好的提升拍攝影像質(zhì)量[4]。

3.3 在惡劣環(huán)境下加強(qiáng)測(cè)量分析

由于部分區(qū)域的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，若采取普通測(cè)量方式，無(wú)法獲取精確測(cè)繪數(shù)據(jù)，因此，在復(fù)雜環(huán)境下開(kāi)展測(cè)繪工作，通過(guò)運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，可以獲得較好成效。此項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，不但可以實(shí)現(xiàn)低空航拍目標(biāo)，而且能夠?qū)τ嘘P(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施精確分析，確保最終的測(cè)量結(jié)果更加精確。隨著科學(xué)技術(shù)的快速化發(fā)展，測(cè)繪系統(tǒng)的智能化水平得到明顯提升，各項(xiàng)航拍數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，均能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，例如，在金屬礦山測(cè)繪工作中，經(jīng)常會(huì)遇到惡劣氣候環(huán)境，通過(guò)科學(xué)應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，不但可以精確的獲取各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，而且能夠大幅減少人力測(cè)量作業(yè)量。

3.4 測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集

運(yùn)用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)開(kāi)展數(shù)據(jù)采集工作，可直接將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)分成自動(dòng)加密采集與手動(dòng)采集兩種類型，其中，手動(dòng)采集主要以計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制為基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)采集需要滿足實(shí)際要求。采取自動(dòng)化加密采集方式，在數(shù)據(jù)和信息采集前，利用無(wú)人機(jī)內(nèi)部拍攝裝置和傳感器，暫時(shí)保存相關(guān)數(shù)據(jù)，然后對(duì)存儲(chǔ)器實(shí)施加密處理，可以顯著提升數(shù)據(jù)的可靠性與安全性，在應(yīng)用此項(xiàng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)時(shí)，工作人員需要設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限，由此才可以獲取系統(tǒng)內(nèi)部的存儲(chǔ)信息。為確保無(wú)人機(jī)技術(shù)得到合理運(yùn)用，作業(yè)人員需配合運(yùn)用其他測(cè)繪技術(shù)，要了解無(wú)人機(jī)技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，全面掌握無(wú)人機(jī)測(cè)繪原理與具體注意事項(xiàng)，確保無(wú)人機(jī)技術(shù)在礦產(chǎn)資源開(kāi)采中得到高效運(yùn)用，獲取更加科學(xué)的測(cè)繪數(shù)據(jù)。

3.5 測(cè)繪數(shù)據(jù)的處理

和傳統(tǒng)的測(cè)繪數(shù)據(jù)處理相比，在無(wú)人機(jī)技術(shù)背景下，各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理效果更好，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)處理效率比較高、數(shù)據(jù)的處理精度高等，特別是在大面積測(cè)繪工作當(dāng)中，例如，在礦區(qū)金屬礦開(kāi)采測(cè)繪期間，若采取傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，會(huì)影響最終測(cè)繪數(shù)據(jù)的完整性，而且最終的數(shù)據(jù)處理效果也比較差，無(wú)法對(duì)后續(xù)的礦區(qū)管理工作進(jìn)行有效指導(dǎo)，甚至影響礦山污染整治效果。在對(duì)金屬礦產(chǎn)開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，通過(guò)全面運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，不但能夠幫助有關(guān)人員快速、精確獲取礦區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)，幫助其進(jìn)一步了解礦區(qū)具體情況，而且可以實(shí)現(xiàn)各類測(cè)繪信息的有效反饋，由此可以為金屬礦區(qū)的后續(xù)整治和管理提供諸多便利，提升各項(xiàng)數(shù)據(jù)的整體利用效率[5]。

在大數(shù)據(jù)與人工智能全面發(fā)展背景下，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大，未來(lái)此項(xiàng)技術(shù)將會(huì)應(yīng)用到更多領(lǐng)域，結(jié)合無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)可知，不能單純依賴無(wú)人機(jī)技術(shù)，在部分區(qū)域，無(wú)人機(jī)技術(shù)無(wú)法得到良好應(yīng)用，比如，在巖土工程測(cè)繪與地下資源勘探中，而是要求有關(guān)人員將無(wú)人機(jī)技術(shù)將其他測(cè)繪技術(shù)有效結(jié)合，提升測(cè)繪工作效率[6]。

4 無(wú)人機(jī)技術(shù)在礦產(chǎn)開(kāi)采中的應(yīng)用

4.1 在礦產(chǎn)地形測(cè)繪中的應(yīng)用

金屬礦產(chǎn)測(cè)繪工作開(kāi)展的過(guò)程中首先需要獲取基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)信息，主要包括遙感影像、地形圖件及高程模型等。以往的金屬礦產(chǎn)測(cè)繪工作多采用傳統(tǒng)測(cè)繪方法，但由于金屬礦山處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，地形、地貌較為復(fù)雜，因此只能獲取粗略的測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)而影響了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)也使得獲取的數(shù)據(jù)不夠全面，難以了解礦山的整體情況。而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠獲取最為全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，并且可應(yīng)對(duì)金屬礦山復(fù)雜多變的自然環(huán)境，進(jìn)而有效提高測(cè)繪的整體效率。

4.2 在礦山規(guī)劃測(cè)量中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，其中測(cè)繪面積大是其核心優(yōu)勢(shì)之一。將無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用到礦山工程規(guī)劃測(cè)量工作之中，可進(jìn)一步了解礦山內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在礦山地域規(guī)劃工作中，運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，可獲取礦山內(nèi)部的人文地質(zhì)條件[2]。

為獲取更加精確、規(guī)范化的礦山地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，測(cè)量人員需在無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的支持下，通過(guò)對(duì)礦山內(nèi)部地質(zhì)環(huán)境實(shí)施專業(yè)性測(cè)繪，并結(jié)合具體的測(cè)繪圖像，做好標(biāo)記工作，配合運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠?yàn)橐?guī)劃人員提供虛擬三維立體地質(zhì)模型，可幫助有關(guān)人員更加直觀地了解金屬礦區(qū)內(nèi)部地質(zhì)信息，進(jìn)而制定出更為科學(xué)的金屬礦產(chǎn)規(guī)劃開(kāi)采方案。

4.3 在金屬礦產(chǎn)開(kāi)采測(cè)量中的應(yīng)用

為確保金屬礦產(chǎn)開(kāi)采工作的順利開(kāi)展，提升礦產(chǎn)開(kāi)采的安全性與可靠性，在開(kāi)采時(shí)，需提前做好相應(yīng)的測(cè)繪工作。由于礦山所處區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境比較特殊，若采取傳統(tǒng)的測(cè)繪方法，作業(yè)人員需要攜帶專業(yè)設(shè)備實(shí)地勘察，此種測(cè)繪方式不完全適合應(yīng)用到金屬礦產(chǎn)開(kāi)采測(cè)繪工作當(dāng)中，例如，各項(xiàng)測(cè)繪設(shè)備不能全部運(yùn)輸至礦區(qū)內(nèi)部，在測(cè)繪工作期間，因?yàn)樵摰貐^(qū)的地勢(shì)較為險(xiǎn)峻，容易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。為減少以上問(wèn)題的出現(xiàn)，并提升礦產(chǎn)開(kāi)采區(qū)域內(nèi)測(cè)繪成果質(zhì)量，工作人員需合理運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)開(kāi)展測(cè)繪工作。

將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到金屬礦產(chǎn)開(kāi)采測(cè)繪工作之中，能夠更好發(fā)揮出無(wú)人機(jī)技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，確保測(cè)繪工作質(zhì)量和效率得到雙重提升[3]。在對(duì)礦區(qū)內(nèi)部地質(zhì)地貌實(shí)施勘測(cè)期間，工作人員可將無(wú)人機(jī)技術(shù)和超高清攝像設(shè)備完美結(jié)合，進(jìn)而快速獲取測(cè)繪攝像。與此同時(shí)，對(duì)于工作人員無(wú)法進(jìn)入到內(nèi)部的復(fù)雜礦區(qū)，工作人員可操控?zé)o人機(jī)，針對(duì)此區(qū)域內(nèi)部實(shí)施航空測(cè)繪，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，針對(duì)航空測(cè)繪圖像和坐標(biāo)信息進(jìn)行有效分析，能夠更好提升各項(xiàng)測(cè)繪數(shù)據(jù)的合理性與精確性。

4.4 在開(kāi)采動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在我國(guó)的無(wú)人機(jī)測(cè)繪行業(yè)發(fā)展期間，低空無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)應(yīng)用范圍較廣，將此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)金屬礦產(chǎn)開(kāi)采之中，能夠取得較好的應(yīng)用效果，同時(shí)，此系統(tǒng)的運(yùn)行成本與操作成本均比較低，操作流程簡(jiǎn)單，具備比較高的靈活性，故能夠明顯提升測(cè)繪成果質(zhì)量。比如，在某金屬礦產(chǎn)開(kāi)采測(cè)繪工作之中，通過(guò)將遙感航測(cè)技術(shù)和TBC技術(shù)完美結(jié)合，首先運(yùn)用TBC軟件，針對(duì)遙感航測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施綜合性整理與分析，進(jìn)而獲取具體的正射影像圖，系統(tǒng)對(duì)最終的正射影像圖實(shí)施轉(zhuǎn)化，最終獲得3D高程影像，把不同拍攝時(shí)期的高程影像進(jìn)行對(duì)比，即可獲取相鄰周期的礦產(chǎn)資源開(kāi)采動(dòng)態(tài)影像。無(wú)人機(jī)航空遙感技術(shù)的應(yīng)用，不但能夠明顯提升測(cè)繪數(shù)據(jù)和圖像間的轉(zhuǎn)化效率，而且可以確保最終獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)更加精確、真實(shí)，對(duì)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也更為高效。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)采中無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，明確無(wú)人機(jī)技術(shù)的作業(yè)流程及工作要點(diǎn)。與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，在礦產(chǎn)資源開(kāi)采等領(lǐng)域的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)一步從科技成果向測(cè)繪應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，測(cè)繪工作者需要充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)各種環(huán)境下測(cè)繪任務(wù)的開(kāi)展，確保無(wú)人機(jī)測(cè)繪成果質(zhì)量的穩(wěn)定性和高效性。