施金涛

（兰州大学，甘肃 兰州 730000）

矿山地质数字化测量的主要目的是获取建设数字化矿山所需要的基础数据、大比例地形图以及全方位三维景观图等影像资料。而无人机低空遥感技术在矿山地质数字化测量中的应用，有效降低了测量成本，同时获取的各项数据相较大型飞机的航拍数据要精准[1]。当前无人机自动驾驶技术十分成熟，随着低空遥感技术的不断发展进步，无人机低空遥感技术在矿山地质数字化测量中的应用越来越广泛，在大比例地形图编辑以及矿山影像摄制方面具有明显优势。

1 无人机低空遥感系统简述

1.1 无人机低空遥感的技术特点

（1）快速响应。无人机低空遥感技术自成功开发以来，在我国诸多领域都有广泛应用，尤其在我国各种工程测量、土地测量以及矿山测量等领域。由于无人机具备操作简单、响应迅速、申请空域方便等特点，同时其在工作准备阶段的用时非常短，而且受恶劣天气因素的影响程度较低。无人机低空遥感在测量领域所具备的优势在于其能够在接到相关操作指令后快速响应，到达测量区域后可以独立完成测量工作，具有很高的工作效率[2]。

（2）高分辨率影像资料获取能力。无人机低空遥感技术应用在测量领域，能够通过自身搭载的多波段传感器对需要测量的地区完成全方位的高清影像资料摄制，同时还具备针对特殊测量目标进行检测的能力。无人机低空遥感测量所拍摄的目标影像资料具有较高的分辨率，在高精度测量领域具有广泛的应用前景[3]。

（3）无人机维护保养容易且成本低廉。相较于载人航拍，无人机低空遥感在测量领域的应用成本较低，具有很高的性价比，同时无人机的维护保养较为容易，在测量领域的应用价值较高。

（4）无人机低空遥感的数字产品呈现多样化趋势。无人机低空遥感技术应用矿山地质数字化测量技术中，能够充分体现其数字化的优势。无人机低空遥感测量过程中，可以搭载数字高程模式、拥有高清数字影像拍摄功能，能够完成矿山三维景观图以及数字景观图的获取，在一些测量面积较大的领域，无人机低空遥感技术可以将几十平方公里的高清影像有效连接，从而获取测量区域的全景影像图或三维影像图。

1.2 无人机低空遥感技术的应用领域

（1）应急测绘领域。无人机低空遥感技术目前在我国应急测绘领域的应用较为广泛，尤其是频繁发生地质灾害的地区，这类地区地质结构测绘工作具备一定的危险性和困难性，人工测绘难度较大，因此利用无人机低空遥感测绘可不仅可以提升测绘的安全性，同时无人机所具备的响应迅速的特点，能够有效的满足地质灾害、地震灾害以及其他自然灾害的应急测绘需求。

（2）农村和城镇地区的地形测绘。随着我国新农村建设和城镇化趋势的不断发展，农村和城镇地区的地形测绘工作变得越来越重要，农村和城镇的地形测绘能够进一步反映我国新农村建设和城镇一体化发展的趋势。但面对我国数量庞大的城镇和村庄，若是采用载人航拍进行测绘，不仅花费成本较高，同时测量结果可能出现误差，无法到达地形测绘的精度要求。而应用无人机低空遥感技术，能够有效提高地形测绘效率和测绘精度，同时由于无人机低空遥感技术还具备高分辨率的影像摄制功能，可以提供农村和城镇地形测绘的大比例全景测绘图。

1.3 无人机低空遥感系统

在矿山地质数字化测量技术中，应用无人机低空遥感技术主要是基于低空遥感系统来实现的，而无人机低空遥感系统通常包括无人机飞行平台、无人机控制系统、遥控设备、通讯设备、高分辨率摄像设备以及地面信息接收设备等多系统构成，在矿山地质数字化测量技术中属于重要的技术组成部分。

2 基于无人机低空遥感的矿山地质数字化测量技术

2.1 无人机系统参数确定

矿山地质数字化测量在应用低空遥感技术时，需要制定科学的无人机飞行方案，根据矿山的地形环境、地质条件、无人机航程以及成本费用等多方面要求，来确定无人机低空遥感的系统参数。此外，要根据矿山地质测量的工作任务来设置无人机飞行载荷控制参数，主要是由于无人机在进行矿山地质测量时，其体积小、重量轻，在矿山地质测量环境下很容易受到空中气流干扰，因此为确保无人机低空遥感航测矿山地质影像资料的成像质量，必须保证无人机低空遥感航测的航向重叠度在75%～90%之间，旁向重叠度则要控制在40%～60%之间，这样才能确保无人机低空遥感航测矿山地质影像资料的精度要求。也就是说基于无人机低空遥感的矿山地质数字化测量工作中，要求测量的矿山地质重叠影像，是根据无人机航拍速度、飞行高度以及相机参数等合理设置才能实现科学的航拍间隔，以确保能够准确拍摄符合要求的矿山影像资料。另外，在矿山地质数字化测量过程中，除应急测量需求，要尽量保证在天气良好的情况下进行航拍测量，以确保航拍影像的清晰度。无人机低空遥感作业过程中，要根据测量方案制定的飞行线路进行航测，通过控制的传感器和航拍相机来调整无人机飞行状态，确保能够准确获取目的地影响数据。

2.2 矿山地质数据采集和地形图编辑

基于低空遥感的矿山地质数字化测量技术在采集矿山地质数据和编辑地形图的过程中，主要是依靠无人机设备通过低空遥感技术，对矿山的地质条件、地形环境等需要测量的数据和影像进行航空拍摄和测量，然后通过网络传输，将测量数据和影像资料存储至地面控制设备，从而完成矿山地质数据采集和地形图编辑作业。由于矿区测量环境极其复杂，因此低空遥感测量会出现一定的误差，一般矿山地形图上的误差需要控制在0.5mm以下，实地测量误差则需要控制在1.1mm以下。无人机低空遥感测量矿山地质数据和地形图的作业完毕后，在分析影像资料和数据资料的过程中，需要对影像边缘做好检查工作，判断标准是影像资料无显著的不规则地形起伏，色彩分布均匀合理，则说明满足矿山地质数字化测量的影像成像质量要求。

2.3 多维度全方位的矿山遥感影像获取

应用无人机低空遥感技术获取全方位矿山遥感影像资料的过程中，测量人员需要根据矿山的实地环境和调查数据，设置合理的无人机飞行参数，采取科学的飞行路线和平台，设置符合实际测量需求的飞行参数，这样可以确保获取标准地理坐标的矿山正射影像地图。应用无人机低空遥感技术拍摄的几百张矿山图像数据一般在几分钟之内就可以被有效处理，这是传统矿山地质测量技术无法具备的优势。此外，通过对无人机低空遥感测量的波段权重、测量尺度以及均值因子等参数进行调整，能够完成矿山多维度全方位的影像资料获取。通过控制无人机的飞行角度、姿势以及航拍相机的拍摄补偿、延迟曝光等，进一步拍摄高清大范围的遥感影像并提升拍摄影像的质量。

3 无人机低空遥感在矿山地质数字化测量中的应用

3.1 无人机低空遥感技术的应用技术流程

（1）像片控制测量。无人机低空遥感拍摄的相片在测量依据和成图精度上是基于像片控制点来完成的。矿山地质数字化测量应用低空遥感属于无人机航测外业，这种测量工作的关键就在于对相片控制点的选择，由于矿山实地选择的测量地标参照物一般较小，若是在相片成像清晰度达标，则对于矿山地质数字化测量的业内选刺就更加容易，可以通过在测量现场进行点位编辑，将矿山的相关地理标志物与点位之间的联系加以描述。

（2）数据采集和地形图编辑。矿山地质数字化测量过程中，应用无人机低空遥感完成地形地貌的测量作业，主要是利用以人工测量为主的三维立体测图，在测量作业中，通常会采取外业调绘和矿山数据地形图采编一体的测量方法，按照矿山地质的分层标准，来收集矿山的地貌和地物数据，从而完成DXF格式的矿山地形数据采集，然后通过外业调绘内容，按照矿山的标准图示完成地形图编辑。

（3）数字影像图制作。矿山地质数字正射影像图在制作过程中，需要针对每个像对的格网生成的DEM来完成制作。根据无人机低空遥感技术拍摄的矿山影像资料，对航拍相片进行数字微分纠正，以获取正射影像。然后通过色彩处理、整饰等影像处理手段，完成矿山地质数字影像图的制作。

3.2 无人机低空遥感技术的测量精度分析

（1）矿山地质数字化测量图的精度分析。矿山地质较为复杂且矿区地形多为山地地形，因此矿山地质数字化测量图的测量精度需要控制在一定范围内。针对管线平面的数字图像，误差一般要求在矿山地物点与控制点平面位置中的1.2倍，对于矿山地质测量内业加密点与测量操作点在测量图上的点位误差应保持在0.5mm左右，地物点对操作点的误差控制在0.8mm左右。矿山地质测量内业标高点对附近测量控制点的高程误差控制在1.2m左右，等高线附近的近距离操作点误差控制在1.5m左右。

（2）矿山地质正射影像图的质量分析。矿山地质正射影响图的质量分析，要根据无人机低空遥感航摄的影像数据资料来进行分析，在覆盖整个矿山范围的影像区域内，若正射影像图无显著的地形波荡，同时图像的反差合理，图像色彩均匀，能够观测矿山的左右立体正射影像，则正射影像图质量达到标准。

4 结束语

综上所述，本文基于无人机低空遥感技术对矿山地质数字化测量技术进行分析研究，固然无人机存在自己的缺陷，作为人工智能的产物，它的能量来源主要依靠电池，高强度的工作会影响电池使用寿命，而且携带不易。但是更多的是它实实在在的优点和便利之处，无人机低空遥感技术极大提高了矿山地质数字化测量的技术水平，在矿山数据采集以及地形地貌图像资料航摄方面具有显著的高精度、低成本优势；而且无人机在工作时效率高，机动性能好，保养起来也比较容易，成本也比较低廉，可以省很多的劳动力。今后随着无人机低空遥感技术的不断完善，将会在我国矿山地质数字化测量方面得到更加广泛的运用，从而推动我国矿业行业更加健康发展。