無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在礦山儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

李 超

（云南省有色地質(zhì)局楚雄勘查院，云南 楚雄 675000）

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)比較靈活，并且操作簡(jiǎn)單，因此，在很多行業(yè)廣泛使用。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在礦山儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中使用，能夠快速，準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)礦山的儲(chǔ)量變化，從而為相關(guān)部門的礦產(chǎn)的開(kāi)采提供技術(shù)的支持，有利于防止礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)[1]。

1 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的項(xiàng)目意義

很多礦山處于比較偏僻的位置，礦山所在的地區(qū)地形復(fù)雜，自然環(huán)境比較惡劣，使用傳統(tǒng)的礦山監(jiān)測(cè)的方法比較艱難，并且監(jiān)測(cè)的周期比較長(zhǎng)，現(xiàn)在的礦山的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化較快，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法無(wú)法滿足現(xiàn)在的礦山儲(chǔ)備對(duì)數(shù)據(jù)的要求。使用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量能夠在空中對(duì)礦山進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠最大程度的減少地形對(duì)監(jiān)測(cè)的影響，減少監(jiān)測(cè)的難度。另外，無(wú)人機(jī)的飛行的航高一般在1000米之內(nèi)，無(wú)人機(jī)上攜帶的高分辨率的數(shù)碼相機(jī)，能夠形成各種比例的圖像。無(wú)人機(jī)對(duì)起落的場(chǎng)所要求較低，只要能夠保證天氣情況良好，就能夠保證數(shù)據(jù)的采集。與其他的數(shù)據(jù)的方法相比，無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)采集數(shù)據(jù)的性價(jià)比較高，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，適合推廣。

2 無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)的獲取的處理

①航攝方案：在無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)獲取中使用交叉航線的航拍，在相機(jī)的拍攝中原片保持航帶內(nèi)具有80%的重疊，在航帶間具有60%的重疊。其中能夠獲得的真彩色的相片的分辨率是0.06。②控制測(cè)量：在測(cè)量的過(guò)程中，控制地標(biāo)點(diǎn)的直徑為1米。在測(cè)量區(qū)的中央以及周圍能夠設(shè)置5個(gè)控制地標(biāo)點(diǎn)，從而減少測(cè)量的難度。③空三加密：使用光束法，在空中進(jìn)行三角測(cè)量，之后，通過(guò)外業(yè)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行控制，通過(guò)內(nèi)業(yè)對(duì)定向點(diǎn)的高程值以及平面坐標(biāo)進(jìn)行解算。④生成DEM和DOM：使用空三加密的方法，根據(jù)空三加密的成果，形成三維點(diǎn)云的文件，根據(jù)點(diǎn)云的文件形成測(cè)區(qū)是1∶1000的DEM。使用外方位的元素以及DEM對(duì)數(shù)字進(jìn)行微分的糾正能夠得到DOM。

3 無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)礦山動(dòng)用儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)

①擴(kuò)坑上底面的確定：在進(jìn)行開(kāi)采前，礦坑的原始的狀態(tài)是一種自然的地貌，可以將此時(shí)的礦坑當(dāng)做一些相似的平面。在計(jì)算時(shí)假定兩個(gè)礦坑的上面是礦坑邊緣測(cè)量的高程點(diǎn)的均值。②礦坑下底面的確定：使用無(wú)人機(jī)生成的DEM確定礦產(chǎn)監(jiān)測(cè)下底面。③動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算：使用ArcGIS Desktop的柵格代數(shù)的運(yùn)算器進(jìn)行上地面減去下底面的計(jì)算，從而得到差值。對(duì)差值面的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

4 礦山地質(zhì)測(cè)量

①資源儲(chǔ)備的評(píng)估方法：資源的儲(chǔ)量評(píng)估計(jì)算的公式為Q=S×H。其中Q是資源儲(chǔ)量，Q的單位為立方米；S是采坑的面積，S的單位是平方米；H是平均的采深，H的單位是米[2]。②資源儲(chǔ)量估算參數(shù)的確定：其中采坑的面積通過(guò)1：1000的資源儲(chǔ)量評(píng)估圖中得到。平均的采深通過(guò)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的采坑的頂以及底之間的差值。

5 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)礦山儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可行性分析

使用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行礦山的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從效率以及精度方面了解無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的適應(yīng)性。

（1）精度分析。使用傳統(tǒng)測(cè)量方法確定為真值，偏差值是使用傳統(tǒng)測(cè)量的結(jié)果將無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的結(jié)果減去得到的結(jié)果。其中相對(duì)誤差是使用偏差量除以傳統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果得到的。以A號(hào)和B號(hào)礦為例，測(cè)定無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的可行性。其中兩個(gè)礦區(qū)的監(jiān)測(cè)的相對(duì)誤差均小于10%，其中B號(hào)礦的的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果的相對(duì)誤差少于1%。A號(hào)礦的無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的相對(duì)誤差較大，經(jīng)過(guò)原因分析，發(fā)現(xiàn)，在A號(hào)礦的礦坑中具有很多堆積，在傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)中使用規(guī)則椎體的進(jìn)行計(jì)算，而在無(wú)人機(jī)的攝影測(cè)量技術(shù)中使用礦坑的逐像素測(cè)量，將礦坑的表面進(jìn)行完整的擬合，使用0.1米的分辨率形成DEM。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量方法的結(jié)果更準(zhǔn)確。

表1 傳統(tǒng)測(cè)量方法與無(wú)人機(jī)攝影監(jiān)測(cè)方法對(duì)礦區(qū)監(jiān)測(cè)結(jié)果的對(duì)比

表2 傳統(tǒng)礦山測(cè)量方式和無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量方法所需時(shí)間的比較

（2）效率統(tǒng)計(jì)。使用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量時(shí)需要布置5個(gè)像素點(diǎn)，使用高分辨率的相機(jī)，拍攝200多張?jiān)嫉恼掌?，并制定DOM和DEM，共需要使用16個(gè)小時(shí)。而使用傳統(tǒng)的測(cè)量方法需要對(duì)礦區(qū)進(jìn)行1∶1000z的地形圖的密集點(diǎn)的測(cè)量，監(jiān)測(cè)完成需要42小時(shí)。因此，使用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量方法的監(jiān)測(cè)效率高于傳統(tǒng)礦山測(cè)量方法。在檢測(cè)中減少測(cè)量的難度，可以做到幾乎不受到地形的影響。

6 小結(jié)

使用礦山無(wú)人機(jī)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，能夠了解礦山的整體實(shí)施情況，對(duì)礦山綜合使用區(qū)域統(tǒng)計(jì)以及地理空間分析評(píng)估礦山的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化。使用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)監(jiān)測(cè)礦山的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化具有較高的可行性。使用無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)軍嫂礦以及五洲四號(hào)礦以及傳統(tǒng)方法測(cè)量的方法相比，相對(duì)誤差低于10%，具有較高的可行性。無(wú)人機(jī)具有靈活性，操作性較高等優(yōu)點(diǎn)，能夠無(wú)視地形的限制，不會(huì)出現(xiàn)由于地形的復(fù)雜程度造成無(wú)法測(cè)量的情況，從而降低檢測(cè)的難度，減少監(jiān)測(cè)所使用的的時(shí)間，提高監(jiān)測(cè)的效率。無(wú)人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)空三加密，能夠在使用較少的控制點(diǎn)的情況下，得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的測(cè)量方法需要按照比例測(cè)量地圖，需要的人力物力更多。楊青山等[3]研究的無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在新疆礦山儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用與本文結(jié)果具有一致性，說(shuō)明本文研究結(jié)果具有重復(fù)性以及可行性。綜上所述，使用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量方法得到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)更為真實(shí)，能夠避免更改數(shù)據(jù)，造成國(guó)家資源的浪費(fèi)。使用無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)能夠有效的防止越界開(kāi)采，超量開(kāi)采，無(wú)證開(kāi)采等違規(guī)的行為。

[1]楊超,蘇正安,馬菁等.基于無(wú)人機(jī)影像快速估算礦山排土場(chǎng)邊坡土壤侵蝕速率的方法[J].水土保持通報(bào),2016,36(6):126-130.

[2]許志華,吳立新,陳紹杰等.基于無(wú)人機(jī)影像的露天礦工程量監(jiān)測(cè)分析方法[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2016,37(1):84-88.

[3]楊青山,范彬彬,魏顯龍等.無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在新疆礦山儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào),2015,(5):91-94.