莊宏坤

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊，四川 成都 610052）

當前社會上對于礦產(chǎn)資源的需求量不斷提高，在滿足礦產(chǎn)資源需求時不能一味的對礦產(chǎn)資源進行開發(fā)，應當制定科學的開發(fā)計劃，避免礦產(chǎn)資源頻繁出現(xiàn)枯竭的現(xiàn)象，對于未來社會的持續(xù)發(fā)展有著不利影響。礦山儲量監(jiān)測是了解礦產(chǎn)資源總量的重要方式，為了能夠更加直接的了解儲量變化情況，開始選擇動態(tài)化監(jiān)測手段，無人機攝影測量技術(shù)則是較為常用的一種監(jiān)測技術(shù)，可以在短時間內(nèi)獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高監(jiān)測精度，對于礦產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式的調(diào)整有著積極影響。相關(guān)人員需要正確認識無人機攝影測量技術(shù)的特點以及礦山儲量動態(tài)監(jiān)測要求，將該種測繪技術(shù)能夠有機融入到礦產(chǎn)儲量動態(tài)監(jiān)測活動中。

1 無人機攝影測量技術(shù)

無人機是當前各個行業(yè)均廣泛應用的一種飛行裝備，在信息技術(shù)的影響下其應用范圍擴大，在工程建設領(lǐng)域﹑采油領(lǐng)域﹑消防領(lǐng)域﹑農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域取得了較好的應用效果。無人機操作較為靈活，能實現(xiàn)遠程操控，并且具備智能化的優(yōu)勢，能夠?qū)λ@取的數(shù)據(jù)行智能處理。通過將無人機技術(shù)和攝影測量技術(shù)進行融合形成了無人機攝影測量系統(tǒng)，在歷史學領(lǐng)域以及考古學領(lǐng)域應用廣泛，能夠針對大量的攝影測量數(shù)據(jù)進行自動處理，在完成計算后得出測量結(jié)果。目前在礦山儲量動態(tài)監(jiān)測活動中也開始運用這一技術(shù)，該技術(shù)主要包括綜合測量法﹑全方位測量法以及劃分測量法，不同測量方法的特點有所不同[1]。綜合測量法在土地調(diào)查過程中應用較多，全方位測量法適宜在山區(qū)數(shù)據(jù)測量中應用，劃分測量法則可以選擇在丘陵區(qū)域進行應用，需要相關(guān)人員能夠結(jié)合具體的測量要求以及地形特點選擇監(jiān)測方式。

2 無人機攝影測量技術(shù)應用價值和優(yōu)勢

2.1 應用價值

礦山儲量動態(tài)監(jiān)測作業(yè)的開展難度較大，需要利用較為專業(yè)的理論以及技術(shù)，特別是礦山所在區(qū)域偏僻，地形復雜，所需要面臨的工作環(huán)境較為惡劣，使得監(jiān)測活動的難度進一步增加。傳統(tǒng)的礦山儲量動態(tài)監(jiān)測作業(yè)需要投入較多的資源，包括人力資源﹑物力資源以及財力資源，所需要消耗的時間也較長，難以及時獲取礦山儲量變化數(shù)據(jù)，無法取得預期的監(jiān)測效果，也給后續(xù)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)帶來了不利影響。通過無人機攝影測量技術(shù)的應用可以以無人機作為基礎(chǔ)，針對礦區(qū)的各個角落實施大面積測量，擴大了測量范圍，減少了測量所需要的時間，提高了監(jiān)測活動的開展效率。無人機攝影測量技術(shù)利用空中作業(yè)的方式進行測量，減少了地形給測量活動帶來的影響，能夠忽略地勢復雜因素的不利因素，減輕了礦山動態(tài)儲量的監(jiān)測難度。無人機帶有數(shù)碼相機，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)碼相機的分辨率持續(xù)提高，利用高分辨率的相機能夠及時獲取測量區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)，獲得更加清晰的數(shù)據(jù)圖像，避免在人為監(jiān)測過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差。數(shù)碼相機所拍攝的圖片可以上傳到系統(tǒng)中，作為后續(xù)礦山開采活動所依據(jù)的數(shù)據(jù)。無人機攝影測量技術(shù)所需要投入的成本較少，需要針對無人機及其佩戴的裝置設備進行改善即可，在物力資源﹑時間成本以及人力資源方面投入較少，能夠有效提高監(jiān)測效益，避免出現(xiàn)資源浪費的現(xiàn)象。無人機攝影測量技術(shù)在使用的過程中只需要針對天氣進行預測，盡可能避開存在氣象災害隱患的天氣即可，使用不受限制，具有較高的應用價值，能夠滿足現(xiàn)階段礦山儲量動態(tài)監(jiān)測需求[2]。

2.2 應用優(yōu)勢

從技術(shù)角度來講無人機攝影測量技術(shù)具有較強的應用優(yōu)勢，具有技術(shù)可行性，主要表現(xiàn)在測量精度以及后續(xù)數(shù)據(jù)計算兩個方面。第一，通過無人機攝影測量技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)精度水平較高。在以往的測量作業(yè)模式下，在針對礦山儲量進行動態(tài)監(jiān)測時所獲取的數(shù)值為真值，在具體的測量作業(yè)過程中，利用傳統(tǒng)測量作業(yè)所獲取的結(jié)果減去無人機攝影測量技術(shù)所獲得的結(jié)果得出偏差值，之后利用偏差量和傳統(tǒng)測量結(jié)果進行相除，能夠得出在礦山儲量的動態(tài)監(jiān)測過程中所存在的相對誤差。在測量過程中如果發(fā)現(xiàn)礦坑內(nèi)出現(xiàn)堆積的現(xiàn)象，則以往的監(jiān)測手段會通過計算規(guī)則椎體的方式進行分析，可以針對礦坑外部表面位置進行完整擬合處理，之后對分辨率進行有效控制。通過0.1米的分辨率可以及時形成DEM，能夠針對礦坑進行更加精準的測量，可以為礦山儲量動態(tài)監(jiān)測活動的開展提供重要保障[3]。

第二，通過無人機攝影測量技術(shù)能夠有效提高計算效率。計算效率是該技術(shù)較為特殊的一項優(yōu)勢，可以在短時間內(nèi)針對大量數(shù)據(jù)進行分析，例如，如果需要針對某個礦區(qū)實施儲量動態(tài)監(jiān)測，以往的人工監(jiān)測模式需要通過42小時才可以完成工程測量作業(yè)，而利用新型的無人機攝影測量手段只需要16個小時即可完成監(jiān)測作業(yè)。在具體的技術(shù)應用過程中需要先明確像素點，要求像素點的數(shù)量在5個或者5個以上，之后使用數(shù)碼相機對礦區(qū)實施監(jiān)測測量，利用測量過程中的照片進行分析，提取監(jiān)測數(shù)據(jù)。在對其數(shù)據(jù)實施處理后將其制作成為DOM﹑DEM，可以滿足后續(xù)的礦區(qū)監(jiān)測需求，為相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)活動的開展提供重要的數(shù)據(jù)支持。

由此可見，在礦山儲量動態(tài)監(jiān)測活動中新型技術(shù)的應用是具有極強可行性的，應用優(yōu)勢較為突出，充分發(fā)揮了無人機靈活的功能特點，獲取高分辨率的相片，可以在今后的動態(tài)監(jiān)測過程中進行應用。

3 礦山儲量動態(tài)監(jiān)測中無人機攝影測量技術(shù)應用要點

礦山儲量動態(tài)監(jiān)測作業(yè)所需要經(jīng)歷一系列的流程，在無人機攝影測量技術(shù)應用過程中應當遵循技術(shù)應用要點，這樣才能夠充分發(fā)揮技術(shù)的效果，提升監(jiān)測質(zhì)量。當前個別工作人員認為無人機攝影測量技術(shù)只是需移動無人機拍攝照片即可，在具體的監(jiān)測過程中缺少監(jiān)測重點，對于要求較多的環(huán)節(jié)沒有進行要點把控，使得無人機攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢未能完全發(fā)揮[4]。下文從4個角度出發(fā)對應用要點進行了分析，以期能夠為無人機攝影測量技術(shù)應用提供參考。

3.1 對整體環(huán)境實施監(jiān)測

在進行監(jiān)測測量時需要對礦山環(huán)境進行分析，這是影響動態(tài)監(jiān)測效果的主要因素，可以更好的把握礦山儲量所產(chǎn)生的動態(tài)變化特點，對于后續(xù)礦山管理策略的制定有著重要意義。在礦區(qū)需要對礦產(chǎn)資源進行合理開采，當完成開采作業(yè)并將其運出之后土體結(jié)構(gòu)會受到影響，其完整性被破壞，這也會使得礦區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)較為顯著的應力變化問題。如果沒有及時對這一變化進行監(jiān)測和分析，很有可能會增加后續(xù)開采作業(yè)的難度引發(fā)安全問題。例如在礦山開采活動中出現(xiàn)了開采區(qū)陷落的現(xiàn)象，給礦產(chǎn)資源開采活動的開展帶來了一定的阻礙，并且監(jiān)測時所需要面臨的環(huán)境復雜程度較高，也使得工作阻力有所上升。在使用無人機攝影測量技術(shù)時應當針對礦山的整體情況實施全面檢查，對無人機的飛行起點以及終點進行明確，優(yōu)化無人機航線設計，保證其可以對礦山整體進行巡查，了解礦山整體環(huán)境在開采過程中所產(chǎn)生的變化，為礦山儲量動態(tài)化監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析提供基礎(chǔ)保障[5]。

3.2 精準獲取動態(tài)變化數(shù)據(jù)

在礦山儲量動態(tài)監(jiān)測活動中變化數(shù)據(jù)的獲取質(zhì)量是極其關(guān)鍵的，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)能夠有效提高監(jiān)測效果，保證后續(xù)數(shù)據(jù)分析的準確性。無人機攝影測量技術(shù)能夠從高空對當?shù)氐牡匦蔚孛策M行整體檢查，獲取真實直觀的地貌資料，讓相關(guān)人員可以了解礦區(qū)開采的具體情況，通過對所獲取的地形地貌信息進行處理可以形成礦區(qū)三維模型，以立體的方式向相關(guān)人員展示礦區(qū)的目前情況，相關(guān)工作人員可以通過三維模型調(diào)整的方式對動態(tài)變化情況進行分析。在測量作業(yè)中需要先做好像控點設置活動，在設置時需要先保證像控點的數(shù)量能夠滿足測量需求，同時還需要從平面點以及平高點兩個角度出發(fā)，對其布設計劃進行調(diào)整。在布設的過程中可以使用RTK技術(shù)或者CORS技術(shù)，能夠提高后期數(shù)據(jù)處理和管理效率。RTK技術(shù)為載波相位差分技術(shù)，可以同時針對兩個測量載波相位進行有效測量，具有實時性的特點，在工程測量過程中擁有較大優(yōu)勢。在具體的測量過程中會將基準站所收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給接收設備，通過求差的方式計算坐標，是當前市政工程測量過程中經(jīng)常選擇的衛(wèi)星定位測量手段。如圖1所示，即為礦山儲量動態(tài)監(jiān)測流程[6]。

圖1 礦山儲量動態(tài)監(jiān)測流程

在明確像控點位置之后，為了能夠提升測量質(zhì)量，需要對航空拍攝計劃進行調(diào)整和規(guī)劃，一般情況下可以選擇中海達iFly D1 pro四旋翼無人機航攝遙感系統(tǒng)。該無人機0.9≤軸距≤1m，標準載荷≥2kg，同時支持RTK/PPK差分定位，定位精度平面±2.5cm+1ppm，高程±5mm+1ppm，巡航速度12m/s，最大速度15m/s，續(xù)航時間≥60min，支持.kml﹑.kmz文件直接生成航線，當任務完成后，可于屏幕上查看飛行過程及數(shù)據(jù)。在進行測量作業(yè)時需要關(guān)注控制地點直徑，如果直徑為1m，需要明確測量中心點，以此為基礎(chǔ)在四周布設控制點位。重視對光束法進行合理應用，光束法區(qū)域網(wǎng)平差是以一幅影像所組成的一束光線作為平差的基本單元，以中心投影的共線方程作為平差的基礎(chǔ)方程。通過各個光線束在空間的旋轉(zhuǎn)和平移，使模型之間的公共點的光線實現(xiàn)最佳的交會并使整個區(qū)域最佳地納入到已知的控制點坐標系中去。通過各種方式能夠完成三角測量要求，在測量完畢后需要根據(jù)空三加密結(jié)果形成DEM和DOM，能夠針對平面坐標進行結(jié)算，為后續(xù)中高程數(shù)值的明確提供數(shù)據(jù)支持[7]。

3.3 動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理

內(nèi)業(yè)處理屬于該技術(shù)應用的關(guān)鍵，可以對所獲取的數(shù)據(jù)進行有效利用，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值和功能。在具體的處理活動中需要對設備曝光攝影時所處的坐標數(shù)據(jù)進行收集，獲取瞬間三維坐標之后結(jié)合GPS技術(shù)明確坐標所在位置，能夠明確無人機所在位置，了解在該位置的礦山情況。對無人機飛行過程中的姿態(tài)參數(shù)進行分析和參考，以此為基礎(chǔ)利用云計算系統(tǒng)完成空三解算處理，并對圖形的色彩進行適當處理。在處理圖形色彩時應保證處理方式的規(guī)范化，使用矢量化自動成圖軟件進行處理，能夠提升圖像之間銜接的合理性，還可以保證圖像色彩處于統(tǒng)一的狀態(tài)。在完成處理后對其進行整合能夠獲取測量區(qū)域的地形圖紙。在無人機攝影測量技術(shù)應用過程中，無人機的飛行狀態(tài)會給圖形的攝影帶來一定影響，從而給最終的成圖精度帶來影響，因此在后期分析時需要對這一因素進行參考。除此之外，還需要做好畸變數(shù)據(jù)的處理，對其進行糾正，一般情況下可以選擇正射糾正法進行處理，能夠?qū)D像點位之間存在的位移偏差問題進行有效處理。在計算過程中，將像底點到達像點基線長和起幅高層進行相乘，之后除以無人機此時的飛行高度。通過對位移偏差進行有序計算能夠為無人機設備的飛行和運作提供有效指導，從而提高監(jiān)測結(jié)果處理的合理性[8]。

3.4 礦坑上下底面監(jiān)測

在進行礦山儲量動態(tài)監(jiān)測過程中需要關(guān)注上下兩個底面的監(jiān)測，這兩個環(huán)節(jié)屬于監(jiān)測作業(yè)的關(guān)鍵。在上底面監(jiān)測作業(yè)過程中，需要對原始地貌進行仔細分析，以此為基礎(chǔ)研究了解礦區(qū)地貌所處的自然狀態(tài)，為了能夠保證監(jiān)測的有序性，可以將上底面作為平面。在監(jiān)測時需要對礦坑邊緣測量高程點均值進行準確計算。在下底面監(jiān)測過程中，需要利用計算設備針對礦產(chǎn)資源儲量實施計算，利用上下底面相減后所得的數(shù)值即可了解差值情況。在進行礦產(chǎn)資源儲備總量的評估過程中，需要結(jié)合采坑面積因素﹑采深因素進行綜合分析，以1∶1000的標準對圖片中的內(nèi)容展開分析[9]。

4 結(jié)語

礦產(chǎn)資源主要是由于地質(zhì)成礦作用而形成的資源類型，以固態(tài)﹑液態(tài)或者氣態(tài)的形式存儲，包括能源礦產(chǎn)﹑金屬礦產(chǎn)﹑水氣礦產(chǎn)以及非金屬礦產(chǎn)多個類型，在我國各個領(lǐng)域有著廣泛的應用。礦產(chǎn)資源供應和需求的矛盾問題，需要重視對礦山儲量監(jiān)測作業(yè)模式進行調(diào)整，為礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)提供重要保障。在應用無人機攝影測量技術(shù)時應當對整體環(huán)境實施監(jiān)測，精準獲取動態(tài)變化數(shù)據(jù)，做好動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理，對礦坑上下底面進行監(jiān)測，充分發(fā)揮無人機攝影測量技術(shù)的應用優(yōu)勢和價值。在未來的社會發(fā)展過程中礦產(chǎn)資源供需矛盾將會進一步加劇，應當不斷對測量手段進行創(chuàng)新，提高動態(tài)監(jiān)測質(zhì)量。