吕 虎

（赤峰山金红岭有色矿业有限责任公司，内蒙古 赤峰 025450）

随着无人机飞行控制系统的完善，无人机在民用领域，矿山开采领域和其他行业内的发展日益深入，无人机遥感测绘技术成为遥感发展的重要趋势之一，其成本相对较为低廉，数据获取速度较快，数据采集和处理均非常方便，因此，成为遥感数据获取的重要方式。无人机遥感平台的低空遥感具有一定的优势，不会受到不利因素的影响。将其技术应用在矿山测量方面有很大的应用价值，其应用前景也非常广泛[1]。

1 无人机的发展概述

无人机是一种无人驾驶的飞机，其英文缩写为UAV，利用无线电遥控设备和自备的程序，可控制不载人无人机，其在遥感、监测、拍摄、测量等方面均具有特殊的用途，可以完全地或间接地自主操作。无人机可以胜任一些比较特殊的任务，比如，人无法到达的地区或者有一定危险的地区，大范围的航拍或者矿山测量等。

本文着重探讨的是Phantom 4 RTK，其由飞行器、遥感器、云台相机以及配套的DJI™ GS RTK APP组成，具备高精度测绘功能。机身预装机载D-RTK™，可提供厘米级高精度准确定位，时间更为精准的测绘作业。随着相关技术的快速发展，无人机已经可以实现云台相机拍摄，可稳定拍摄4K超高清视频与2000万像素照片。OCUSYNC™高清图传整合于飞行器及遥感器内部。

2 无人机遥感测绘关键技术

2.1 影像获取关键技术

遥感测绘技术能够有效地应用于矿山测量，非常方便，很好地发挥无人机的测量优势，避免不利因素，到达容易受到天气影响或者人员难以到达的地区。无人机的数据获取有一定的特点，其数据获取周期较短，一般不受到雨雾、云层等的制约有利于矿场监测数据的时效性，能够及时进行周期检测。

无人机的分辨率较高，其数据分辨率与精度密切相关，可以在1千米以内的低空飞行甚至可以直接在地面200米左右高度飞行无人机上携带的高分辨率数码相机，能够较近距离地拍摄，满足多种比例尺的测图精度和监测要求。ix4Dmapper 无人机测绘软件，转换从无人机拍摄的影像，能快速地生成高精度、带地理坐标的多维地图和三维模型。同时使用可调试的基准面获取更精准的体积计算、等高线绘制等。

无人机在进行矿山测量时，不仅可以快速地测量矿体资源矿产资源等，而且还能及时、准确地获取资源的数量。即使是在危险地区，也能很好地获取数据，有效降低危险区域工作人员的伤亡，降低应急工作的风险，在矿山灾害危险区域调查或监测时，能够很好地获取相应的应用效果。由于无人机的灵活性和高效操作性，对于一些矿山测量时的尾矿库监测，地质灾害监测和调查等都很有效果，而且能够灵活地避开雾霾和阴雨天气的气象干扰[2]。

2.2 数据处理关键技术

通过无人机上的相机标定，可获得低空遥感系统搭载的数码相机主点坐标，这一相机具有影像畸变矫正功能，能够利用光学畸变参数，通过一定的矫正模型实现畸变矫正。影像经过畸变矫正后，逐点偏移为零，为下一步的数据处理做好准备。

无人机影像数据处理还可进行快速正射纠正，使用图形处理器GPU能够实现强大的处理功能，提高了无人机数据处理和纠正的速度。无人机影像获取的大量数据需要快速处理，因此，要求图形处理器具有强大的并行处理能力，具有高带宽并且有很好的数据传输功能，能够协调纠正精度问题[3]。

无人机矿山测量时可能需要有大范围的正射影像拼接，而现有的无人机拍摄设备几乎都能进行自动拼接，对于测量区域的完整性以及飞行质量进行检查核实确定无人机飞行时的重叠度指标，并能够大范围地监测资源矿产区域、大范围矿区灾害发生区域等，进行全区域的监测和记录，获得完整的区域范围影像数据。

3 无人机遥感技术在矿山测量管理中的应用

3.1 数字矿山建设应用

无人机遥感技术可被应用在智慧矿山和数字矿山的建设之中，数字矿山建设，利用计算机建立起完善的矿山管理软件，对于矿山基础信息数据予以架构，控制遥感影像和控制点数据，并参照矿山地图数据信息，搭建更高程度的数字模拟模型框架。矿山采用传统的测量技术手段，已经获取了部分基础数据，而在使用无人机遥感监测之后，解决了数字矿山数据获取的关键问题，并有效地降低费用，快速获取满足数字矿山建设的多种需求，并且可以迎合未来矿山建设过程中不断更新地图和影像的实际需要。

3.2 矿山环境治理应用

为了避免大型地质灾害和矿区灾害，更好地管理矿山，并且做好老旧矿山的环境治理工作，在矿山管理和测量时，可能会面临恢复建设的问题，其管理难度较大，恢复整理效果周期较长。因此，低空无人机技术被广泛地应用在这些领域能够促进矿山环境的治理监察，根据矿山检查所需要的雷达数据，激光点云数据，真彩色数据，多光谱数据等等，建立遥感数据体系，采用定性或定量的方式测算数据反馈回来的实时动态情况，从而能够为矿山环境的治理和监测提供决策依据。

3.3 预警特殊的矿区地质灾害

矿产资源比较富集的地区，长期的开采可能会使地形发生一定的改变，有时可能会有一些地质灾害或塌陷问题同步发生。使用无人机监测可以预警特殊的矿区灾害和地质问题，利用无人机遥感影像飞行或者影像图经过科学设计和合理规划，既能获取该矿区的具体影像，得到精准的地形图，同时又能够监控特殊的矿区地形变化等，利用完善的计算机模拟系统预测矿区未来开采的发展走势。如，某矿由于上部中段技术、规范、管理及前期民采，未能形成统一规划开采，遗留大量矿柱，造成矿产资源严重浪费。与此同时，十多年的采矿活动留下了大量的采空区。近年来，随着矿山生产能力的不断提高，为了提高开采量，将部分矿柱回收利用，使之变为大型采空区，造成地表大面积塌陷。并且随着采场深度的增加，地质条件的恶化，其地压显现明显，对下盘运输巷道造成严重破坏，甚至全面塌陷，严重影响深部矿体的采场。

3.4 做好矿产资源保护和监测工作

由于矿区地区多为山地地形，无人机可以按照既定设计进行航空飞行，确保飞行质量。从而能够做好矿产的探测工作。利用无人机近距离飞行取得资源监测的第一手资料，如果发生非法矿山开采工作，破坏矿山生态环境，那么就可以立刻采取措施制止无证开采矿山的情况发生，利用无人机能够实现具有一定精度的检查，空中三角测量的方式，使用立体模型检查重点检测控制点和控制点之间的切纸机，从而能够使得矿山资源被更好地保护。为科学开采提高经济效益，采用无人驾驶飞机航空摄影测量(航测)技术对地表塌陷区进行有效监测，保证方便、科学的连续监测和及时的定点监测，辅助支持矿区开采决策，同时做到防灾减灾。

图1 赤峰山金红岭矿业公司矿产资源检测

4 无人机遥感技术在矿山测量中的应用分析

赤峰山金红岭矿业公司设定航测范围布设地表像控点，测量的地区进行合理布点，从而能掌控整个矿山的全局，根据地形特点予以监测。测区范围内控制点的合理分布是必要的，控制点通常位于测区的四周和中间。重建模型至少需要3个控制点来完成。一般情况下，100张照片大约有6个控制点，更多的控制点对精度也没有显著提高(如果高程变化较大，更多的控制点可以提高高程精度)。控制点不能做得太靠近测量区的边缘，也不能布设在一条直线上，以分散在不同的平面高度上。另一个控制点最好是可以在同一时间找到5张图像(至少要两张）。

图2 赤峰山金红岭矿业公司布设地表像控点

矿山开采工程加大对于矿区无人机遥感影像获取力度，利用矿区控制点，建立几何结构，以立体图形的模拟作为检查的辅助性手段。利用空中三角测量结果，重点检查控制点和检查点，并且控制无人机飞行的高度和质量，尽可能地使其航拍过程不受到气象的影响。无人机测量项目的阶段性发展，能够更好地控制测量点位，并且保证影像图数据的精度，杜绝野外实测误差，利用软件自行提取地面控制点坐标和高度[4]。

5 结论

无人机可以实现针对矿山特殊情况的低空遥感拍摄，可以对矿产资源进行监控，实现矿山环境监测。无人机遥感获取数据，降低误差，实现高精度管理，能够为矿山决策部门提供实时动态的准确数据，促使其决策更为科学，也能够使无人机矿山测量的应用范围更加广泛，监控灾害多发地势特点，便于有备无患。