王昊 杨金中 邵治涛 汪劲 李少阳 刘畅 邹琴英

摘要：随着无人机技术的快速发展与不断进步，其与卫星遥感技术形成互补，在矿产资源开发环境遥感调查中逐渐发挥重要作用。本文以矿山调查中的实例，探索了无人机与卫星遥感数据使用对比效果以及在野外查证中的应用，分析了无人机的技术优势，为今后无人机在矿山遥感调查中的广范应用奠定基础。

关键词：无人机;遥感调查;矿产资源开发环境

中图分类号：X87 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-00-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.055

Abstract： With the rapid development and continuous improvement of Unmanned Aerial Vehicle （UVA） technology， it complements satellite remote sensing technology and gradually plays an important role in remote sensing survey of mineral resources development environment. Based on the examples in the mine survey， this paper explores the comparison effect between UAV and satellite remote sensing data and its application in field verification. It analyzes the technical advantages of UAV and lays a foundation for the future application of UAV in mine remote sensing survey.

Key words： Unmanned Aerial Vehicle; Remote sensing survey;mineral resources development environment

我国矿产资源丰富，但由于矿山开采方式、开采矿种、技术水平以及地质条件的差异，导致全国在采和废弃矿山地质环境复杂。以往矿山地质环境调查主要依靠调查人员实地踏勘，其耗费时间长、观察效率低。自1972年第一颗Landsat-1遥感卫星发射至今，遥感卫星数量增长至上百颗、分辨率也由早期的78m提升至亚米级，尤其在GF2、GF1、ZY3等国产卫星数据的广泛应用下，依靠卫星遥感所具有的调查范围广、监测时间连续等技术优势[1]，我国已基本实现矿产资源开发状况和矿产资源地质环境陆域全覆盖的遥感调查与监测[2-3]。近年来，随着无线电通讯和光学成像技术的不断进步，无人机与卫星遥感技术形成互补，在矿产资源开发环境遥感调查中得到广泛应用。

1 无人机的发展与优势

无人机的概念最早于20世纪20年代提出，主要作为军事训练中的靶机使用。发展至今，按用途主要分为军用和民用两种，并广泛应用于军事侦查、应急救灾、遥感测绘、摄影、运输等多种领域;按结构可分为固定翼、旋翼、伞翼、扑翼以及飞艇等类型[4]。

其技术优势主要包括三个方面：

1.1 影像质量

目前矿山地质环境遥感调查工作较常用的卫星遥感数据包括：

PLB、YG8、CB04、SPOT、Rapideye等5米分辨率数据;

ZY3、GF1、02C、SJ9等2m分辨率数据;

IKONOS 等1m分辨率数据;

GF2、Worldview等亚米分辨率数据。

而根据结构和搭载能力的不同，无人机可配备多种参数的相机，其影像经处理后分辨率能够保持在0.2～0.5m，分辨率的提高能够显著提升图斑边界、地物判定等遥感解译的准确率。

1.2 机动性

无人机体积较小，对起降场地要求低，能够在矿区附近实现近距、快速起飞[5]，且由于飞行高度的可控性，与有人机和遥感卫星相比，无人机受云层影响相对较小。

1.3 时效性

卫星遥感影像形成成果数据前需经过卫星与地面站的数据传输、图像预处理、几何纠正、镶嵌等复杂的处理过程，进而降低了遥感数据的时效性;无人机数据能够在飞行过程中同步传输，并利用机载GPS记录对获取的数据进行无控制点快速纠正，形成能够满足信息提取要求的初步成果数据。

基于上述三个方面的优势，无人机技术能够与卫星遥感技术形成互补，并广泛应用于矿山地质环境遥感调查。

2 矿产资源开发环境遥感调查中的应用

2.1 重点矿区补充遥感调查

重点矿区内矿山开发密集、矿山地质环境问题突出，是矿产资源开发环境遥感调查的重点区域，但受卫星重访周期、天气等因素影响，卫星遥感数据可能存在分辨率低、云雾覆盖多等问题，从而影响矿山地物的判断与解译。

无人机飞行高度较低避免了有云、雾干扰，且影像所反映出的地物纹理与颜色更真实，能够更清晰的反映出露天采场、选矿场、废石堆、矿山建筑等矿山典型地物的边缘及与周围地物的色彩差异，以及体积相对较小的机械设备、沉淀池、管线和注液井网等设备设施。

2.2 辅助野外查證

我国大部分矿区位置偏僻、交通状况欠佳，地质条件复杂，因常年废弃物堆积和开采造成的地表植被破坏可能导致滑坡、泥石流、崩塌、塌陷等地质灾害发生，除上述恶劣的环境因素外，部分在采矿山因安全、环境、用工等多种因素，往往在矿区周围设置围栏等设施阻止外人进入，增加了地质调查人员矿山实地勘察的难度。

以西部地区某县为例。2017年实地调查时发现该县南部存在多处砖厂，但因各砖厂多有围墙、铁丝网等阻隔难以进入，而近年卫星遥感影像质量较差，无法准确判别砖厂内是否存在砖瓦用粘土等矿产资源开采行为。

针对上述情况，野外调查人员收集了我国西部地区无人机禁止飞行区域资料，确认该地区不存在禁飞区和限飞区;基于携带方便、操作快捷、噪声低、镜头配置高等因素，选用大疆无人机（御Mavic Air）;结合影像反映的砖厂分布范围和实地调查情况，以砖厂南侧约50m的一处空地为无人机起降点。在2018年9月中旬实地调查工作中，进行了无人机实地查证。本次无人机查证起飞至降落总时长约5min，最远飞行距离615m，获取视频实际时长3分33秒，视频内容记录3处砖厂内厂房和户外人员活动，以及砖厂对附近山体的开采和破坏情况。

3 結论

无人机技术以其在分辨率、机动性和时效性等方面的优势与卫星遥感技术形成互补，实现了以卫星遥感影像为主体，以无人机影像为局部补充的多层次、立体式矿产资源开发环境遥感调查，其获取的高清照片和视频、进行的矿山测量[6]、建立的三维立体模型等资料实现了矿山调查的精细化，丰富了调查成果的表现形式。与此同时，无人机在满足遥感调查要求的基础上，推动了矿产资源开发环境遥感调查工作的变革与进步，促进了无人机航摄技术要求与应用规范制定、技术人员培养、数据快速处理软件应用、大数据存储等技术领域的快速发展。

参考文献

[1]王昊，李丽，刘雪，李浩.新疆东北地区矿产资源开发环境遥感监测成果[J].中国地质调查，2018，5（03）：81-88.

[2]杨金中，荆青青，聂洪峰.全国矿产资源开发状况遥感监测工作简析[J].矿产勘查，2016，7（02）：359-363.

[3]杨金中，秦绪文，聂洪峰，王晓红，张志，杨清华，黄洁，李建存，刘琼，王海庆，汪劲，周英杰，荆青青，陈微，初禹.全国重点矿区矿山遥感监测综合研究[J].中国地质调查，2015，2（04）：24-30.

[4]肖海涛，王强，李卓君，陈实.浅谈无人飞行器遥感技术的发展及在各领域的应用[J/OL].内蒙古林业调查设计，2019（03）：57-59.

[5]杨硕.试论无人机航测在矿山测量中的应用[J].山东工业技术，2019（15）：73.

[6]祁俊霞.无人机技术在金属矿山测绘中的应用研究[J].中国锰业，2018，36（04）：210-212+216.

收稿日期：2019-08-07

基金项目：中国地质调查局地质调查项目“全国矿山环境恢复治理状况遥感地质调查与监测（编号：202012000000180007）”资助。

作者简介：王昊（1985-），男，硕士，工程师，研究方向为遥感地质等。