范 龙

矿山作为矿产资源的重要来源，在现代社会的发展过程中具有重要的作用，然而由于矿山开采的工程量较大，加上地质复杂多样，矿山开采的难度较大，很容易就会在开采环节出现各种问题，需要相关人员在进行开采的工程中针对矿山的各种情况进行检测，保证工程的顺利进行。现代科技发展过程中出现的无人机倾斜摄影技术作为现阶段测量作业的重要技术构成，能够在很大程度上保证监测的效率和质量，在保证监测工作顺利进行的同时提升工作的效率。无人机倾斜摄影技术的运用，解决了传统摄影技术中存在的只能进行垂直摄影的弊端，能够全面的针对监测区域进行测量，对于矿区这种复杂地形来说，无疑具有很强的优势性，能够在一定程度上推动矿产行业的发展。

1 无人机倾斜摄影测量和矿山监测概述

1.1 无人机倾斜摄影技术的概念

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，能够更为直观的对对象进行监测。无人机倾斜摄影则是指借助无人机这一工具进行的倾斜摄影活动，是指利用无人机平台，一般搭载5 镜头倾斜相机，在机载控制软件和惯性导航系统控制下，按设计航线、航高、航向及旁向重叠度等自主飞行，获取被摄区域的多视密集影像的一种技术。在进行监测的过程中，无人机首先通过专业软件进行几何畸变改正、多视影像联合平差以及白膜及纹理映射等，生产实景三维模型、DOM 以及TDOM 等。相较于传统的监测技术来说，无人机承载的倾斜摄影技术在效率上和质量上均有很大的突破，能够有效地缩短监测和成图周期，现已经在困难地区测绘领域得到了广泛的应用。

1.2 矿山监测

在进行矿产开采的过程中，由于矿产一般深埋地下或者是山体中，所以开采难度较大，在进行事先的测量和开采环节监测过程中都需要相关人员加大关注力度。一方面，工作人员在进行矿山的开采之前，需要针对矿山所处的地理位置进行调查和研究，得出矿产的具体位置以及最佳的开采路线方式，这样才能保证矿产开采的质量和效率。而且在矿产开采的过程中，由于工作量和规模等因素，开采会对原有的山体压力产生影响，造成一些问题，需要相关人员通过各种手段对矿区进行监测，保证能够在第一时间发现开采过程中存在的问题，避免对开采各种造成影响。另一方面，矿山一般位于各种自然环境中，进行开采不可避免地会对当地环境造成破坏。所以还需要相关人员针对开采活动造成的环境污染进行监测，在保证环境的基础上实现对矿山的开发。所以矿山监测就涵盖了整个矿山开采的整个流程，对矿山开采具有重要的影响。

1.3 无人机倾斜摄影在矿山开采中的优势以及特征

相较于传统的摄影测量技术来说，无人机承载的倾斜摄影技术凭借其独有的特点，在矿山开采环节具有很强的优势。首先是其能凭借多重摄影反映场地周边的真实地貌，由无人机携带的倾斜摄影设备，在兼具了倾斜摄影优势的同时还简便了测量的操作，在测量环节能够从多个方位对矿山进行多角度的摄影，这样就解决了传统的正射影像只能进行垂直摄影的弊端，在很大程度上弥补了传统矿山监测存在的不足；其次是可以实现单张影像的测量，就是说倾斜摄影技术可以根据单张影像就实现对当地地形长、宽、高等信息的测量，通过无人机拍摄相关照片之后，相关专业人员就能够借助一些软件实现对当地地形的测量，在很大程度上提升了矿山监测的效率；然后是可以进行精准化的纹理采集特征，在矿山监测环节运用无人机倾斜摄影技术，能借助无人机设备对矿区进行大规模的摄影，然后再借助倾斜摄影批量提取以及贴纹理的特点实现对矿区纹理以及起伏特征的信息收集。这样一来，就在很大程度上降低了相关技术人员在进行三维建模环节的难度，提升了矿山监测的效率和质量；最后就是数据量小易于传播的特点，相较于传统的3S 测量技术来说，3S 技术需要对场地周边的信息进行全收录，就需要收集庞大的数据量，增加了信息在使用和传播环节的难度。无人机倾斜摄影技术通过摄影就能实现对区域地形的测量，就降低了数据的大小，方便数据进行传播，在一定程度上提升了监测效率。另一方面，相较于传统的监测传播技术来说，经由无人机倾斜摄影技术获得的数据在格式上具有一定的适用性，所以数据在传播方面的限制进一步降低，可采用成熟的技术快速进行网络发布，这样一来，就增强了相关监测人员对数据的运用。

2 无人机倾斜摄影在矿山监测方面的主要步骤

对于矿山监测来说，由于其工作量较大，情况较为复杂，所以在通过无人机对其进行倾斜摄影时就需要遵循一定的流程和规范，一方面规避由于地质复杂以及流程紊乱带来的测量失误，一方面也能加快监测的效率和质量，保证矿山开采作业的顺利进行。

2.1 事前的矿区考察以及航线的制定

借助无人机实现的倾斜摄影技术需要对无人机的航线进行制定，以保证实现对整个矿区的覆盖，避免出现遗漏影响矿山工作，所以在决定进行矿山监测的环节，就需要对其进行事先的考察。一方面，相关人员应该通用专业的设备对矿山的位置以及地形进行大致的了解，然后由专业人员亲身进行实地考察，对矿区的地形地质以及气候等各种因素进行调查，并且决定需要无人机进行摄影的场所以及需要的设备。另一方面，由于无人机和数字地球相互联系能够在一定程度上提升监测的准确性和效率，所以考察人员还需要结合数字地球影响，确定无人机拍摄飞行航线，尽量保证数字地球和矿区全覆盖两者兼顾。

2.2 像控点的布设

无人机倾斜摄影技术要想实现监测的目标，还需要布设像控点，这样才能在监测环节保证无人机功能的正常施展。在进行像控点的布设环节，相关人员需要根据考察环节制定的无人机航线进行布设，根据监测需要以及无人机本身的性能等因素，合理的制定像控点的数量、位置以及间隔，既要保证像控点能够实现对全矿区的覆盖，也要保证像控点在发展过程中能够符合无人机的飞行轨道，这样才能充分地发挥无人机倾斜摄影的优势，促进矿山监测的发展。

2.3 航拍环节

在一系列的准备工作完毕之后，就需要进行监测作业，无人机倾斜摄影是通过影像拍摄实现对矿区的检测，所以照片以及影像是无人机倾斜摄影的主要信息获取方式。在进行航拍的过程中，相关人员一方面需要兼顾天气的影响，尽量选择在地面天气晴朗条件下起飞，以规避恶劣天气对无人机飞行作业造成的影响。而且在航拍环节，还需要兼顾起飞以及降落的场所，尽量选择地势尽可能平坦且大范围无遮挡的场所进行起降，这样能够避免无人机以及相关设备造成的损伤。另一方面，航拍环节还需要一定的技术作为支撑，相关操作人员应该在事先进行参数的设置，保证无人机按照既有的轨道航线进行飞行，并设置手动操作，方便应付紧急情况。

2.4 数据收集和整理

航拍之后得到的数据是最为原始的资料，无法作为矿山监测需要的信息，需要经过专业人员的整理才能作为最终资料。一方面，在收集到相关信息之后，地勤人员需要对实时传输获取的影像进行核对，检查出重叠度不足、照片丢失以及重点区域信息丢失的问题，然后及时地传递给摄影人员让其补拍，这样才能保证信息收集的完整性和清晰性，方便针对矿区进行监测。另一方面，在获取了完善的信息之后，相关人员就要借助Smart3D 和ArcGIS 等软件对所获取的原始数据进行处理，以获得矿区DOM数据和DEM 数据，然后将数据和往期进行对比，这样就能及时地发现矿区在一定周期内发生的变化，实现对矿区的动态监测。

3 现阶段矿山监测存在的难点

矿山开采作为现阶段社会发展的重要环节，由于工作量以及地形地质等因素，在开采环节就具有一定的难度，相应地，进行矿山监测也存在一定的难度，需要相关人员从各个方面入手，保证监测工作能够顺利进行。

3.1 工作量大

一般具有开采价值的矿山在储量和体型上都很大，所以需要进行监测的范围也就十分广阔，工作量十分庞大。在进行监测的过程中，任务量的庞大主要体现在质量以及数量两个方面。一方面，矿山开采需要对矿区位置、矿产储量以及其他信息变动情况进行详细的了解，所以矿山监测就涉及到方方面面的内容，需要相关人员在发展过程中对矿山进行全面的监测，工作量较大。另一方面，矿山在开采过程中涉及到储量的降低和对周边环境造成的污染，这些在短时间内难以发觉的现象就需要经过长时间的监测和多次的信息收集，这样才能明晰矿山储量以及环境的变化趋势。但是这样也就在很大程度上增加了监测人员的工作量，造成矿山监测方面的难题。

3.2 技术性较强

相较于传统的3S 监测技术来说，无人机虽然具有很强的优势，但是却存在技术方面的问题。现阶段的矿山开采在进行无人机倾斜摄影的环节，虽然在操作方面进行了简化，但是在后续的无人机航线设计、三维成像以及模型的制作环节均需要专业的设备和人员进行操作，这就在技术上对矿山监测造成了一定的限制。就造成现阶段的矿山监测经常出现信息不全以及信息缺失等问题，在很大程度上影响了矿山监测的水平，不利于现阶段矿产事业的发展。

4 无人机倾斜摄影在矿山监测环节的应用

无人机倾斜摄影技术在现阶段的矿山监测环节能够发挥很大的作用，就需要相关人员在深入了解无人机我倾斜摄影的前提下将其运用在矿山监测中。但是由于矿山监测的复杂性和无人机倾斜摄影的技术性，就需要将其合理地运用到矿山监测中，这样才能充分发挥无人机倾斜摄影的功能，实现对矿山的检测。

4.1 图像的采集和处理

矿山监测最重要的就是对矿山信息进行采集和整理，这样才能充分的对矿山进行了解和监测，所以相关人员就需要加强对信息收集和处理的重视程度。无人机倾斜摄影技术在运用环节就需要根据对研究区域基本条件的了解以及基于无人机性能参数的科学依据实现对无人机导航的方向、飞行时间以及飞行路径的策划，这样才能保证监测工作的顺利进行。而且在摄影环节，可以从多个角度更全面地捕捉图像，根据相机检校文件提供的内方位元素和光学畸变校正参数，对多视密集影像进行几何、光学畸变校正，这样能在很大程度上提升无人机倾斜摄影的摄像质量。而且在进行摄影的环节，还需要将选定的倾斜图像投影回创建的虚拟图像，以避免相关土壤产生的阴影对监测结果造成影响。

4.2 应用在边坡监测方面

矿山开采环节，一般需要进行边坡的设计以方面开采作业的顺利进行，边坡作业对矿山工作的安全和顺利开展具有重要的影响，所以矿山的检测就需要将其列为重点。边坡一般常见于露天矿山中，在进行露天矿山的开采环节，为了及时监测和确定开采边坡角度稳定性，评估边坡稳定性，确保矿山安全施工，必须对其进行检测。一方面是对其角度进行监测，边坡的角度一般会控制在40°～60°之间，但是随着时间的推移，各种人工操作和自然气候会对坡度产生影响，造成边坡方面的问题。传统的边坡角监测和确定需要利用全站仪和GPS 技术现场施测，不仅耗费时间，还具有一定的危险性。利用无人机倾斜摄影，就能够获得数字高程模型DEM 对边坡进行检测，在保证监测边坡质量的同时降低了人工的参与度，保证了边坡监测的科学性和客观性。

4.3 应用在储量变化的监测

矿山储量和储量变化是矿山开发和发展的重要决策依据，矿山在开采过程中主要目的是获取足够的矿产资源，所以矿产储量就十分重要，针对其进行监督，不仅能够在发展过程中促进矿山开采效率的提升，还能避免矿山开采环节的无用功，所以在进行矿山开采的过程中，相关人员需要及时地掌握矿产的数量变化和矿山开采状况。传统的3S 技术在发展过程中需要进行大量的数据采集才能实现对矿产的动态监督，在信息收集和传递方面的及时性存在欠缺，难以满足现阶段矿山开采行业的发展。将无人机倾斜摄影技术应用到矿山的产量监测中，由于无人机倾斜摄影是借助三维模型实现的矿山监测，所以就可以对每期DOM、实景三维模型对比分析，进而直观地看出各个时期的矿山储量，并且横向对比出相关矿产在不同时间段的变化，方便相关人员第一时间掌握矿产信息，帮助矿产开采制定计划，从而促进矿产行业的发展。

4.4 三维模型的构建

无人机倾斜摄影之所以能够在矿山监测环节迅速发展，主要是得益于倾斜摄影的三维模型构建，三维模型能直观地展现出矿山的各项数据，对于矿山的监测具有很大的帮助。在无人机倾斜测量环节，三维数据模型的建立取决于通过从各种角度倾斜图像而执行的一系列操作，相关人员通过几何校正以及多视图匹配等各种技术，对三维模型进行可视化处理，从而实现对三维数据模型的建立。在运用过程中，相关人员首先需要手动的进行像素点以及建筑物的人工拍摄，然后在发展过程中实现对相关环境精细化的测量，获取更加精准的标志性建筑物信息。然后就是对矿山的三维地貌进行信息采集，由相关软件处理之后再经由专业人员进行质检。最后就是处理信息之间存在的缺漏和不足，针对各种问题进行整理和修复，这样才能在监测环节提升最终测量数据的准确性。

4.5 空中三角测量

在矿山监测环节为了给测绘点提供绝对定向的控制点，一般需要进行空中三角测量，该技术是指根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。在现阶段的矿山监测环节，由于场地以及气候等各种因素的影响，测绘过程中难以避免受到外部环境的影响，就造成无人机在倾斜拍摄过程中无法满足地面控制点的实际测量要求，进而影响测量的精准度。通过空中三角测量，就能够通过一些软件的配合，精确估计图像外的定向元素，消除干扰因素，针对与测绘精度不符合标准的问题能够做出有效弥补。不仅在很大程度上提升了监测的精准度，还有效规避了地形对监测造成的影响。

5 结语

在现阶段社会的发展过程中，出于工业发展的需要，矿山开采的重要性就不断提升，由此推动了矿山监测行业的发展。随着现阶段矿山开采需要注意的事项越来越多，传统的监测技术已经不适合现阶段社会发展的需要，就要求相关人员将无人机倾斜摄影技术运用到现阶段的矿山监测中，就能够在效率和质量方面满足了现阶段矿山监测的需要。