無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與礦山環(huán)境治理地面勘查技術(shù)在大山口金礦中的對比研究

李磊 王玉紅 趙亮 于帥 裴華 吳春偉 陳德本

（①新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)庫爾勒841000②巴州新礦測繪有限責(zé)任公司庫爾勒 841000）

0 引言

新疆南疆地區(qū)自然條件惡劣、地廣人稀、精準(zhǔn)扶貧任務(wù)艱巨，國土空間統(tǒng)一規(guī)劃要求準(zhǔn)確、快速、高效的自然資源調(diào)查成果做為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。近年來無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)得到了快速發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)也越來越被廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)礦山環(huán)境治理的前期勘查中，用以提升自然資源綜合調(diào)查效率。

1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是采用無人機(jī)作為測量平臺，搭載5 拼相機(jī)，通過從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜、五個(gè)不同的視角同步采集影像，獲取到豐富的地表頂面及側(cè)視的高分辨率紋理，能夠真實(shí)地反映地物情況，高精度地獲取物方紋理信息，再通過先進(jìn)的定位、融合、建模技術(shù)，生成真實(shí)的三維實(shí)景模型。對于地形復(fù)雜的區(qū)域，大大降低了數(shù)據(jù)采集的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和時(shí)間代價(jià)。

2 勘查的目的任務(wù)

通過實(shí)地調(diào)查，結(jié)合資料收集、分析、整理、研究，查明礦山主要地質(zhì)環(huán)境問題和生態(tài)環(huán)境破壞現(xiàn)狀，以此進(jìn)行礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理工程的實(shí)施，消除礦業(yè)開發(fā)活動對地表形態(tài)的破壞及自然環(huán)境的污染，基本達(dá)到與周邊原始地形地貌景觀相協(xié)調(diào)，最大限度的恢復(fù)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，從而使得該區(qū)域的整體生態(tài)功能得到有效恢復(fù)和保護(hù)?；静槊鞯V區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件；查明礦山主要地質(zhì)環(huán)境問題及地質(zhì)災(zāi)害類型、分布特征及危害情況；查明因采礦活動造成的生態(tài)環(huán)境破壞和污染現(xiàn)狀；制定礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理施工設(shè)計(jì)方案，并估算經(jīng)費(fèi)，為礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理工程的實(shí)施提供技術(shù)依據(jù)。

3 工作效率對比研究的方法

針對工作區(qū)的勘查目的任務(wù)，組織了兩組人員，同時(shí)對工作區(qū)開展勘查工作。第一組隊(duì)伍由2 名測量隊(duì)員、2名地質(zhì)隊(duì)員和1名司機(jī)共5人組成；第二組隊(duì)伍由2名無人機(jī)飛行員和1名司機(jī)共3人組成。第一組隊(duì)伍采用傳統(tǒng)的地面勘查方法，到達(dá)礦區(qū)，實(shí)地對工作區(qū)4 平方千米的探槽、淺井、豎井、平巷、辦公生活區(qū)、工業(yè)廣場、磚房、炸藥庫、碎礦機(jī)等進(jìn)行測量和勘查，評估地質(zhì)環(huán)境問題和破壞現(xiàn)狀。第二組隊(duì)伍，沒有到達(dá)實(shí)地，在15千米以外，控制無人機(jī)，對工作區(qū)進(jìn)行航空攝影測量工作。

4 工作效率對比

第一組采用傳統(tǒng)地面勘查方法的隊(duì)伍，共計(jì)5人，用時(shí)3 個(gè)工作日，完成了4 平方千米范圍內(nèi)的勘查測量工作。

第二組，共計(jì)2 人，采用成都縱橫大鵬無人機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的CW-30 型無人機(jī)搭載5 拼相機(jī)、GCS-202型地面基站、地面站，用時(shí)4小時(shí)，飛行高度350 米，飛行一架次，完成4 平方千米航空攝影測量工作，獲取航空攝影測量數(shù)據(jù)233GB，航空影像地面分辨率4cm。

5 勘查和測量結(jié)果對比

第一組，通過調(diào)查地面勘查，查明地窩子、土坑、蓄水坑合計(jì)22處，淺井1處、豎井1處、探槽18處，房屋、窩棚和炸藥庫合計(jì)14 處，廢渣堆2 處、工程棄土13處。

第二組，通過航空攝影測量工作，查明地窩子、土坑、蓄水坑合計(jì)41處，淺井1處、豎井1處、探槽40處，房屋、窩棚和炸藥庫合計(jì)20處，廢渣堆3處、工程棄土25處，查明的所有治理區(qū)域，均可在影像中進(jìn)行核對。

通過兩組工作的對比發(fā)現(xiàn)，地面勘查的隊(duì)伍，在對地窩子、土坑、蓄水坑勘查中，由于地形及視野的影響，遺漏了19 處，探槽遺漏22，房屋、窩棚和炸藥庫遺漏6 處，廢渣堆遺漏1 處、工程棄土遺漏12 處。而無人機(jī)傾斜攝影組，完成工作后，對調(diào)查區(qū)的三維影像，進(jìn)行了系統(tǒng)的采集、編號，調(diào)查區(qū)內(nèi)的礦山破壞現(xiàn)狀，沒有一處遺漏，勘查效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的地面勘查隊(duì)伍。

傳統(tǒng)地面勘查隊(duì)伍，配備有2 名測量人員，測量人員跟隨地質(zhì)人員一同開展工作，對工作區(qū)內(nèi)的破壞情況進(jìn)行測量，測量過程中，除了遺漏的工程沒有測量外，還有5 處探槽由于挖掘深度較深，沒有到達(dá)坑底，3 處工程棄土沒有到達(dá)棄土堆頂部，對于回填方量、棄土削平方量的計(jì)算，造成了一定的影響；通過三維傾斜攝影測量，可以輕松的獲取采坑、探坑底部的高程數(shù)據(jù)，廢渣堆、棄土堆堆頂?shù)母叱虜?shù)據(jù)，可以很方便的計(jì)算出回填方量、棄土削平方量。

6 結(jié)論

采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，開展礦山環(huán)境治理勘查工作，可以同時(shí)獲得礦區(qū)三維影像資料和準(zhǔn)確的礦區(qū)內(nèi)環(huán)境破壞現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，且獲得的成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)地面勘查工作，便于劃定治理區(qū)范圍、確定治理區(qū)面積、計(jì)算治理所需投入工作量，可以極大的提高工作效率，節(jié)約工作成本和時(shí)間成本。