航空攝影測(cè)量在露天礦山的應(yīng)用

柏玉超

摘要：航空攝影測(cè)量泛指在飛機(jī)上利用航攝儀器對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)的攝影取像，并結(jié)合地面有效控制點(diǎn)展開(kāi)相應(yīng)的測(cè)量、調(diào)繪，以此繪制出精準(zhǔn)的地形圖。隨著航空攝影測(cè)量技術(shù)的不斷使用與發(fā)展，在露天礦山中的應(yīng)用更為頻繁，通過(guò)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量、遙測(cè)遙控以及GPS定位等技術(shù)的融合運(yùn)用下，促使露天礦山的各項(xiàng)探測(cè)工作得到了明顯的效率提升?；诖?，該文就以航空攝影測(cè)量技術(shù)為切入點(diǎn)，深入探討在航空攝影測(cè)量技術(shù)在露天礦山中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)露天礦山測(cè)繪

中圖分類號(hào)：P237文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2021）11（c）-0000-00

Abstract： Aerial photogrammetry generally refers to the continuous photographing of the ground with aerial photography instruments on the aircraft， and the corresponding measurement and drawing based on the effective control points on the ground， so as to draw accurate topographic maps. With the continuous use and development of aerial photogrammetry technology， it has been applied more frequently in open pit mines. With the integration of uav aerial photogrammetry， telemetry and remote control， GPS positioning and other technologies， the efficiency of various detection work in open pit mines has been significantly improved. Based on this， this paper will take aerial photogrammetry technology as the starting point， in-depth discussion on the specific application of aerial photogrammetry technology in open-pit mine.

Key Words： Aerial photogrammetry; Uav photogrammetry technology; In open-pit mine; Surveying and mapping

近年來(lái)，隨著航空攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，尤其無(wú)人機(jī)技術(shù)、GPS定位技術(shù)、數(shù)碼掃描技術(shù)等測(cè)量手段均得到了優(yōu)質(zhì)的發(fā)展，而這些技術(shù)包含在航空攝影測(cè)量技術(shù)中，這也促使航空攝影測(cè)量技術(shù)成為了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中的重點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)，航空攝影測(cè)量技術(shù)不僅大大縮短了外業(yè)的作業(yè)時(shí)間，也顯著提高了生產(chǎn)施工效率，在露天礦山中的應(yīng)用效果更是取得了優(yōu)質(zhì)的成績(jī)，不僅提高了露天礦山的作業(yè)效率，也在絕大程度上保障著露天礦山的施工作業(yè)安全。

1航空攝影測(cè)量的主要應(yīng)用任務(wù)

航空攝影測(cè)量技術(shù)泛指借助無(wú)人機(jī)、直升機(jī)、固定翼飛機(jī)等飛行器，結(jié)合先進(jìn)的定位技術(shù)與動(dòng)態(tài)拍攝技術(shù)，通過(guò)對(duì)飛行器的操控在空中對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行掃描，并實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的影像獲取。而在近年來(lái)的發(fā)展下，為了提高航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用靈活性，并控制成本，露天礦山在實(shí)際的工作中更多地會(huì)選擇無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，這是由于無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)不僅適用于高空遠(yuǎn)距離作業(yè)，即使是在低空領(lǐng)域也能夠因?yàn)樽陨磔p便小巧的體積而規(guī)避區(qū)域障礙獲取精準(zhǔn)的影像數(shù)據(jù)（如圖1 無(wú)人機(jī)測(cè)量露天礦山概念圖）?；诋?dāng)前的市場(chǎng)發(fā)展形勢(shì)，航空攝影測(cè)量技術(shù)主要可以劃分為兩種類型，第一是地形測(cè)量，第二是非地形測(cè)量。

在這之中，地形測(cè)量在航空攝影中占據(jù)著很大的比重，在露天礦山中的應(yīng)用主要就是通過(guò)高空或低空區(qū)域展開(kāi)整體地形地貌的掃描拍攝，以獲取到更為精細(xì)化與高分辨率的影像數(shù)據(jù)，這樣就能夠便于露天礦山各項(xiàng)施工作業(yè)的安全穩(wěn)定開(kāi)展。在露天礦山工作領(lǐng)域中，航空攝影測(cè)量技術(shù)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)不同層級(jí)按照攝影的圖像進(jìn)行不同比例的分析，通過(guò)尺寸放大和縮小，將測(cè)繪地區(qū)的圖像真實(shí)清晰的還原在計(jì)算機(jī)中，以便人們進(jìn)行對(duì)照參考[1]。

2 航空攝影測(cè)量在露天礦山中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1機(jī)動(dòng)性靈活，測(cè)量效率高

在與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的對(duì)比下，航空攝影測(cè)量技術(shù)主要借助無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)與GPS定位系統(tǒng)等有機(jī)結(jié)合，以最大化優(yōu)勢(shì)提高其應(yīng)用機(jī)動(dòng)性，在功能與實(shí)際應(yīng)用中更加靈活，測(cè)量效率較高。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)對(duì)比，航空攝影測(cè)量技術(shù)脫離了傳統(tǒng)測(cè)量中來(lái)自地形、空間、時(shí)間方面的條件限制，極大降低了外業(yè)測(cè)量工作量與測(cè)量難度，測(cè)量的效率有了顯著的提高，即使是在空間較為狹小的區(qū)域也能夠采取低空攝影，并實(shí)現(xiàn)高效率的測(cè)量[2]。

2.2結(jié)合定位點(diǎn)，測(cè)量更精準(zhǔn)

通過(guò)對(duì)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓露天礦山的工作人員獲取到高精度和高分辨率的數(shù)據(jù)。航空攝影測(cè)量技術(shù)借助輕便小巧的無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)空三加密，以測(cè)量少量的控制點(diǎn)，就能夠精準(zhǔn)無(wú)誤地獲取到高精度和高分辨率的DOM與DEM，并且這種精度與分辨率是無(wú)法相比的。

2.3分析能力高，數(shù)據(jù)更真實(shí)

當(dāng)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在露天礦山的測(cè)量工作中時(shí)，能夠獲取到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)具有較高的真實(shí)性，而且可以顯著避免數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程更改的漏洞現(xiàn)象。經(jīng)由對(duì)各個(gè)項(xiàng)目測(cè)量數(shù)據(jù)的深度分析，能夠及時(shí)而精準(zhǔn)地掌握到礦山的整體作業(yè)活動(dòng)，從而及時(shí)有效地探測(cè)到一些超量、無(wú)證、越界的違法開(kāi)采行為，通過(guò)高效分析能力保障礦山作業(yè)不受損失[3]。

2.4動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)強(qiáng)，天氣影響小

通過(guò)對(duì)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)礦山整體展開(kāi)綜合的分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山儲(chǔ)量的一個(gè)動(dòng)態(tài)化高精度監(jiān)測(cè)，并為相關(guān)管理部門提供穩(wěn)定的技術(shù)與數(shù)據(jù)支持，有效保證礦山開(kāi)采工作的安全穩(wěn)定進(jìn)行。

除此之外，航空攝影測(cè)量技術(shù)的實(shí)際的工作應(yīng)用中，因?yàn)橹饕且詿o(wú)人機(jī)拍攝為主，其體積與飛行高度并不會(huì)受到云層厚度等條件的影響，不管是在高空測(cè)量還是在低空測(cè)量中，都能夠獲取到清晰而精準(zhǔn)的影像信息。

3 ?航空攝影測(cè)量在露天礦山中的具體應(yīng)用

3.1礦區(qū)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)與生產(chǎn)計(jì)劃編制管理

隨著航空攝影測(cè)量技術(shù)的不斷完善，采用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量能夠?qū)β短斓V山中潛在的大量安全隱患問(wèn)題位置進(jìn)行精準(zhǔn)的定位測(cè)量，應(yīng)用過(guò)程中的測(cè)量效率極高，并且對(duì)于資金成本的投入較少。在整個(gè)環(huán)節(jié)中，通過(guò)搭載單反相機(jī)的固定翼無(wú)人機(jī)，僅僅需要幾個(gè)架次就能夠精準(zhǔn)無(wú)誤地獲取到露天礦山的整體地形地貌特征。隨后，根據(jù)對(duì)所獲得到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠得到基于二維基礎(chǔ)上的三維圖形，這樣一來(lái)也能夠?yàn)榈V區(qū)環(huán)境調(diào)查及礦山整體規(guī)劃設(shè)計(jì)等相關(guān)工作的順利開(kāi)展提供穩(wěn)定的幫助與數(shù)據(jù)支撐服務(wù)[4]。

此外，航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)露天礦山的三維建模，以此掌握露天礦山的實(shí)景面貌，通過(guò)對(duì)地形地貌的呈現(xiàn)而展開(kāi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，這也為現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作提供了重要的支持。除此之外，在航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用下，能夠更為迅速地掌握礦山開(kāi)采平臺(tái)的主要位置及開(kāi)采的主要區(qū)域，并精確露天礦場(chǎng)所有道路的空間分布情況，從而對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行分級(jí)測(cè)量，以此獲取更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。在航空攝影測(cè)量技術(shù)的協(xié)助下，能夠?qū)ΦV山施工現(xiàn)場(chǎng)的整體調(diào)度及管理工作進(jìn)行細(xì)化分配，包括礦山的綜合道路規(guī)劃、開(kāi)采作業(yè)計(jì)量管理等，以結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)合理地貫徹生產(chǎn)計(jì)劃，保障施工設(shè)施設(shè)備的合理應(yīng)用。

3.2復(fù)雜地形工程計(jì)量與成圖精度分析

采用航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)露天礦山的復(fù)雜區(qū)域或者高危險(xiǎn)區(qū)域位置展開(kāi)精準(zhǔn)的測(cè)量工作時(shí)，能夠獲取到完整、精準(zhǔn)、高效的地形數(shù)據(jù)信息，從而成立特定區(qū)域的三維數(shù)字模型，在根據(jù)實(shí)際情況制定可行性的預(yù)防機(jī)制，保障施工技術(shù)與工藝的科學(xué)化融合應(yīng)用，也顯著降低了安全隱患可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)幾率，保障礦山開(kāi)采作業(yè)的順利進(jìn)行。

此外，航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠在礦山整體地形面貌的測(cè)繪中以精度分析呈現(xiàn)出不同比例的地形成圖，這也是應(yīng)用航空攝影測(cè)量技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)。對(duì)于精度分析，在《煤礦測(cè)量規(guī)范》中，要求采掘工程平面圖的比例尺寸是1000或者2000，排土場(chǎng)的片面圖比例尺寸為1：1000/2000，工業(yè)廣場(chǎng)平面圖比例尺寸是1：500或者是1：1000;而高程精度方面相似，綜合以上成圖精度，攝影測(cè)量成圖的精度要求會(huì)分為不同成圖比例尺寸，以便于實(shí)際的工程計(jì)量參考或應(yīng)用，航空攝影測(cè)量技術(shù)成圖精度要求詳見(jiàn)表1。

3.3礦區(qū)生態(tài)環(huán)境檢測(cè)與閉坑管理

航空攝影測(cè)量技術(shù)在露天礦山開(kāi)發(fā)的整個(gè)生命周期中，能夠起到良好的應(yīng)用效果，不但具有優(yōu)質(zhì)的安全性，并且效率極高。通過(guò)應(yīng)用航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)礦山及周邊環(huán)境展開(kāi)生態(tài)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)周邊存在的環(huán)境污染問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題迅速制訂應(yīng)對(duì)計(jì)劃，這不僅促進(jìn)了露天礦山日常的工作運(yùn)行，也保護(hù)了周邊生態(tài)環(huán)境[5]。

隨著近年來(lái)的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)于節(jié)能環(huán)保及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展理念尤為重視，露天礦山周邊的復(fù)墾復(fù)綠工程建設(shè)也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。因此，在航空攝影測(cè)量技術(shù)的支持下，借助無(wú)人機(jī)攜帶傳感器設(shè)備與定位系統(tǒng)的配合，調(diào)查分析露天礦山周邊的生態(tài)環(huán)境變化，合理分析并確定不同區(qū)域內(nèi)的復(fù)綠范圍和各類植被的生長(zhǎng)情況，有效保障復(fù)墾復(fù)綠工程的順暢進(jìn)行，全面促進(jìn)露天礦山的綠色生態(tài)環(huán)境建設(shè)保護(hù)。

3.4露天礦山整體安全監(jiān)管

除了正常的礦山工作需求，航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用還能夠保障并監(jiān)測(cè)礦山的安全。以無(wú)人機(jī)輕便小巧的優(yōu)勢(shì)，在功能方向上更主攻于監(jiān)測(cè)的精細(xì)化程度，即使施工人員在不接觸危險(xiǎn)區(qū)域的情況下，也能夠在最快的時(shí)間內(nèi)獲取到整體的地形地貌信息。比如：在高陡邊坡及排土場(chǎng)出現(xiàn)局部開(kāi)裂和滑坡坍塌時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程的攝影測(cè)量就能夠精準(zhǔn)地獲取到實(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)，有效為后續(xù)的施工作業(yè)奠定一個(gè)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)[6]。

而且，通過(guò)應(yīng)用航空攝影測(cè)量技術(shù)，也可以快速地了解到露天礦山采場(chǎng)及多個(gè)排土場(chǎng)之間的空間位置，包括各個(gè)位置之間的關(guān)系及堆積形態(tài)達(dá)范圍變化，及時(shí)有效地對(duì)排土場(chǎng)四周的多項(xiàng)參數(shù)展開(kāi)數(shù)據(jù)反饋，以便于排土場(chǎng)后續(xù)作業(yè)安全的穩(wěn)定保障。在測(cè)量精準(zhǔn)度的參照下，露天礦山的整體安全監(jiān)管得到了保障，面對(duì)可以出現(xiàn)危險(xiǎn)事故的區(qū)域及時(shí)做好防范預(yù)警。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，航空攝影測(cè)量技術(shù)也得到了進(jìn)一步的優(yōu)化，在多個(gè)領(lǐng)域中起到了優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用效果。當(dāng)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在露天礦山中，能夠更高效地提升露天礦山的監(jiān)測(cè)精度及施工效果，在幫助露天礦山提高工作效率的同時(shí)也保障了施工安全。

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