無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪工作中的應(yīng)用

黃偉濤

（山東省地質(zhì)測(cè)繪院，山東 濟(jì)南 250000）

隨著航拍技術(shù)的不斷優(yōu)化，在礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪工作方面發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用。與傳統(tǒng)的航拍技術(shù)相比，現(xiàn)代化航拍技術(shù)具有清晰度較高、比例尺較精確、操作較簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，是高精度數(shù)據(jù)獲取最直接的方式之一，已經(jīng)成為目前國(guó)際上較為先進(jìn)的數(shù)據(jù)獲取工具。盡管目前礦產(chǎn)行業(yè)在市場(chǎng)內(nèi)的發(fā)展前景相對(duì)廣闊，但日益嚴(yán)峻的礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題成為目前急需解決的問(wèn)題[1]。

1 基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪方法

為了提升礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害定位的精準(zhǔn)化程度，結(jié)合現(xiàn)代化社會(huì)為礦區(qū)災(zāi)害測(cè)繪提供的優(yōu)化技術(shù)，以下將從礦區(qū)災(zāi)害信息提取、礦區(qū)災(zāi)害信息處理、礦區(qū)災(zāi)害測(cè)繪圖像顯示與分析 3個(gè)方面，開展基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪方法的研究。

1.1 礦區(qū)災(zāi)情信息提取

由于成礦區(qū)域通常處于地質(zhì)條件較惡劣的范圍內(nèi)，且多種突發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有破壞范圍較大、難以檢測(cè)或預(yù)防等特點(diǎn)，一旦礦區(qū)發(fā)生災(zāi)害，往往會(huì)造成大面積的山體塌陷、信號(hào)接受區(qū)域中斷[2]。

結(jié)合無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)具有的精準(zhǔn)度較高的特點(diǎn)，采用其專業(yè)化的數(shù)據(jù)獲取設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)的整體概況進(jìn)行拼接，同時(shí)與品面上設(shè)置的二維坐標(biāo)進(jìn)行矩形校正，可建立對(duì)應(yīng)的礦區(qū)三維立體模型，還原礦區(qū)整體地質(zhì)概況，將低空無(wú)人設(shè)備采集的影像與還原的礦區(qū)地貌進(jìn)行綜合性對(duì)比分析，采用紋理疊加的方式將礦區(qū)災(zāi)害區(qū)域細(xì)節(jié)化處理，結(jié)合疊加影響，分析礦區(qū)的整體地質(zhì)情況，使用文字及符號(hào)標(biāo)注的方式對(duì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，進(jìn)行礦區(qū)災(zāi)情信息提取的設(shè)計(jì)。結(jié)合無(wú)人機(jī)拍攝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度信息的圖區(qū)。

同時(shí)將提取的信息數(shù)據(jù)域 DEM 進(jìn)行幾何對(duì)比，將比例尺以北方向作為坐標(biāo)的正向方向，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)域坐標(biāo)兩者之間的轉(zhuǎn)換，滿足災(zāi)害數(shù)據(jù)的配對(duì)，最后結(jié)合特征化圖像在信息中所處位置，根據(jù)比例尺大小進(jìn)行災(zāi)害區(qū)域的精準(zhǔn)定位。考慮到對(duì)于無(wú)人機(jī)航拍具有偏利軌道的可能性，因此在信息提取過(guò)程中，可能存在數(shù)據(jù)的偏離性誤差，此時(shí)可采用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，進(jìn)行偏離精準(zhǔn)度的調(diào)試，采用三維拍攝技術(shù)對(duì)其進(jìn)行二次模擬成像，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，滿足礦山地質(zhì)災(zāi)害信息的精準(zhǔn)化提取。

1.2 礦區(qū)災(zāi)害信息處理

基于上述進(jìn)行的礦山地質(zhì)災(zāi)害信息提取工作，下述將從數(shù)據(jù)篩查、數(shù)據(jù)去噪、數(shù)據(jù)提煉 3 個(gè)方面，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性的處理。

首先，針對(duì)上述收集的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合性的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域性劃分，將其按照災(zāi)害的覆蓋面積、嚴(yán)重程度，將整體信息劃分成三個(gè)等級(jí)，采用“測(cè)繪影像解釋”的方式，識(shí)別礦山內(nèi)受到損害的地質(zhì)類型，計(jì)算不同區(qū)域中地質(zhì)類型占比面積，持續(xù)對(duì)多個(gè)區(qū)域的受損情況進(jìn)行整體性評(píng)估，結(jié)合區(qū)域評(píng)估結(jié)果對(duì)整體礦山災(zāi)害等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)生態(tài)環(huán)境具有一定的自我恢復(fù)能力的特點(diǎn)，將災(zāi)害程度相對(duì)較低區(qū)域的數(shù)據(jù)刪除。

其次，二次整理剩余的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)采用無(wú)人技術(shù)對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)度的識(shí)別，將精準(zhǔn)度低于“0.1”的數(shù)據(jù)集刪除，采取邊緣模糊化處理的方式，圈定具體的災(zāi)區(qū)位置，根據(jù)對(duì)地位的識(shí)別，提取價(jià)值信息，通過(guò)人工解讀判斷災(zāi)區(qū)的受損程度，一方面為了提升數(shù)據(jù)在處理的準(zhǔn)確性，另一方面可使災(zāi)區(qū)工作人員可以清楚的分辨災(zāi)害物。

最后，在獲取上述數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的提煉，采用正向映射技術(shù)將校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行高程模型的成像，將數(shù)據(jù)進(jìn)行多次的對(duì)比后，去除邊緣模糊的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，滿足礦區(qū)災(zāi)害信息處理。

1.3 礦區(qū)災(zāi)害測(cè)繪圖像顯示與分析

基于上述處理的礦山災(zāi)害信息，下述將結(jié)合無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)災(zāi)害測(cè)繪圖像的顯示與分析。

首先，將上述經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比例尺的重復(fù)校正，可形成對(duì)應(yīng)的 DEM、熱紅外線等數(shù)據(jù)，為礦山災(zāi)區(qū)后期成像提供了多元化的數(shù)據(jù)源，結(jié)合圖像顯示設(shè)備的應(yīng)用，可將 DEM 數(shù)據(jù)投到對(duì)應(yīng)的屏幕上，采用人工翻譯技術(shù)可進(jìn)行災(zāi)害類型的分類。

其次，結(jié)合一些潛在的災(zāi)害體，進(jìn)行多元此生災(zāi)害體的識(shí)別，根據(jù)成像結(jié)果進(jìn)行災(zāi)區(qū)類型的劃分，采用定位的方式分析圖像結(jié)果，同時(shí)提出對(duì)應(yīng)的增援計(jì)劃，為避免二次災(zāi)害提供技術(shù)化指導(dǎo)。

最后采用信息背景下為礦區(qū)提供的保障服務(wù)，采用無(wú)人機(jī)拍攝技術(shù)可進(jìn)行礦區(qū)的三維建模，實(shí)現(xiàn)地理位置的二次注冊(cè)，實(shí)現(xiàn)基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的礦山地質(zhì)災(zāi)害測(cè)繪圖像的顯示與分析。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

以下將采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪方法具有一定的可使用性。首先隨機(jī)選取某礦山作為本次實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，為了提升實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度，將其它影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的外界因素均忽略不計(jì)。

其次，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行模擬地質(zhì)災(zāi)害處理，先采用傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)

害應(yīng)急測(cè)繪方法對(duì)礦區(qū)情況進(jìn)行綜合性成像，將其記為對(duì)照組。再采用文本設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行二次成像，將其記為實(shí)驗(yàn)組。最后收集 5 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用現(xiàn)代化數(shù)據(jù)處理技術(shù)，進(jìn)行其圖像分辨率的分析，比較兩種方法的不同分辨率。整理數(shù)據(jù)如下表 1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比 /%

如上述表 1 所示，為收集的對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)，可得出如下結(jié)論 ：本文設(shè)計(jì)的基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪方法在一定程度上可提升圖像的分辨識(shí)別率，因此，在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大該方法在礦山災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪工作中的應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷優(yōu)化，文章從礦區(qū)災(zāi)害信息提取、礦區(qū)災(zāi)害信息處理、礦區(qū)災(zāi)害測(cè)繪圖像顯示與分析 3 個(gè)方面，開展基于無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪方法的研究。有效的提升了測(cè)繪圖像的識(shí)別分辨率，實(shí)現(xiàn)災(zāi)區(qū)應(yīng)急測(cè)繪工作僅作為無(wú)人航拍技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵方向。在后期的發(fā)展中，將建立礦山地質(zhì)災(zāi)害緊急救助數(shù)據(jù)庫(kù)，為礦山災(zāi)害提供正確的救助方式，提高礦山相關(guān)工作的安全性。