淺談露天礦無人機與傳統(tǒng)測量方法的優(yōu)缺點

■覃祥敏（廣西南寧530021）

淺談露天礦無人機與傳統(tǒng)測量方法的優(yōu)缺點

■覃祥敏
（廣西南寧530021）

隨著科學技術的不斷革新，特別是計算機技術不斷成熟，出現(xiàn)了諸多新型測繪工程測量技術，相對于傳統(tǒng)測繪技術方法，具有一系列的優(yōu)勢，值得推廣。文章通過使用瑞士Senses Fly無人機航空攝影平臺，闡述小型無人機在測量中的獨特應用機制，探討其在工程測量領域的優(yōu)缺點。

礦山測量現(xiàn)狀無人機航測

0　引言

礦山測量是礦山開采中的基礎性工作。測量工作至始至終貫穿露天礦建設生產(chǎn)中，從地物地貌原始地形圖的測繪，到建筑物與管線等在露天礦開采范圍內(nèi)的更新，測繪工作是工程設計的依據(jù)。但隨生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，常規(guī)徒步測量已無法滿足工作效率及測量精度的要求。

露天礦測量是礦山測量的分支,是露天礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，是在露天礦的設計和開采階段,為指導和監(jiān)督露天礦的剝離、開采等而進行的一系列測量工作。主要包括：建立礦區(qū)測量控制網(wǎng)和進行礦區(qū)地形測量、線路測量、采場測量、爆破測量、排土場測量、采掘場驗收測量、露天礦碎部測量、露天礦邊坡穩(wěn)定性觀測，以及繪制各種礦山測量圖。

露天礦測量為編制生產(chǎn)計劃與長遠規(guī)劃及時提供可靠的測繪數(shù)據(jù)與資料，在礦業(yè)發(fā)展過程中起十分重要作用。在傳統(tǒng)的測量技術中往往采用經(jīng)緯儀、全站儀、大地水準儀、測距儀等儀器來布設測繪點和測量線路進行實施。

1　我國礦山測量技術的現(xiàn)狀

隨著科技的不斷發(fā)展進步，礦山測量技術也得到了很大的發(fā)展，數(shù)字化測量儀器得到廣泛應用，在實踐工作中這些礦山測量技術都取得了很好的效果，在一定程度上減輕了礦山測量工作人員的工作負擔，更為開發(fā)和保護礦產(chǎn)、土地等自然資源、保護礦區(qū)環(huán)境作出了重大貢獻。

我國礦山測量技術雖然取得了長足的發(fā)展，但是仍然存在一些不足的地方，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1作業(yè)效率低

傳統(tǒng)的測量方法在一般的地形地勢條件下，需要設置測站點，大范圍的測量工作需要設置一定規(guī)模數(shù)量的控制點和測量儀器搬站的次數(shù)。在巖壁陡峭、落石較多及滑坡危險區(qū)，現(xiàn)場變化多樣，存在一定的安全隱患。部分開采面比較復雜，測量人員根本無法到點測量。由于測得的點位數(shù)量不足，選點不到位，有些部位視線遮擋、信號屏蔽，進而影響礦山工程量體積的計算，造成與實際開采量產(chǎn)生誤差，從而影響礦山工程與儲量的可信性，制約礦山各項工程量的動態(tài)監(jiān)管，降低了作業(yè)效率。

1.2常規(guī)測量過程中安全隱患分析

礦山野外測量一直以來都是一項危險性較高的工作，面對陡峭的山體，滑坡區(qū)及搖搖欲墜的巖體，測量人員都要冒著危險完成測量任務，其危險是不言而喻的。在礦山安全生產(chǎn)中，作業(yè)人員的安全是第一位的，如考慮天氣、風速、粉塵及噪聲、機械設備較多、登高作業(yè)等條件采取必要的保護措施，并不能從根本上消除客觀存在的安全隱患，最好的辦法是采用合適的技術手段與先進的安全設備設施，使工作人員遠離困難復雜的環(huán)境及開采危險區(qū)域。

1.3測量速度慢

傳統(tǒng)的露天采礦工程測量都是靠測量人員一點一點的徒步野外采點，再整理計算后方可得到數(shù)據(jù)及相關圖件。

大型露天礦由于采剝推進度較快工作面變化相當明顯，再編制設計出的工作計劃及臨時計劃時沒有時效性。露天生產(chǎn)過程中從測量、繪圖、計算、設計再到工作面交接，如耗時較長，便不能有效的指導生產(chǎn)。傳統(tǒng)徒步測量對要完成礦山儲量的監(jiān)管任務更需要大量的人力物力。

1.4缺乏影像數(shù)據(jù)，不直觀，不便判斷與管理

傳統(tǒng)野外徒步測量數(shù)據(jù)，只有通過數(shù)據(jù)庫轉換處理可生成礦山模型圖像。管理者僅從數(shù)據(jù)上來進行判斷，而無法真正了解礦山的實際開采狀況。傳統(tǒng)測量的以上缺陷，隨生產(chǎn)規(guī)模增大，生產(chǎn)現(xiàn)狀圖頻繁更新，已經(jīng)不能滿足大型露天礦采剝工程現(xiàn)場快速變化的需要、不能高效快速的提供適時豐富的測量數(shù)據(jù)。

2　無人機航測

小型Senses Fly無人機航空攝影測量技術運用在露天礦測量工作中是解決常規(guī)徒步測量無法完成任務的有效途徑。無人機航空攝影測量技術利用無人機進行航空攝影測量，飛行數(shù)據(jù)采集完畢后，通過PostFlight后處理軟件可以快速獲得具有地理坐標的正射影像圖和創(chuàng)建3D模型圖。小型無人機航空攝影測量技術也不同于航空攝影測量技術，表現(xiàn)為經(jīng)濟、高效、安全、時效、多能。與常規(guī)礦山測量方法相比，具有數(shù)據(jù)點密集、精度高、速度快成本低、安全系數(shù)高、管理方便的特點。無人機航測可以完成多種任務并生成相應的可交付成果，可應用于地形測量、等高線圖、體積計算、災害分析等。

2.1EBEE技術參數(shù)

2.2EBEE無人機操作流程

一個典型的測圖分為下面三個主要階段：

（1）規(guī)劃并模擬一航行：每次測圖前需要仔細規(guī)劃，不管是在下面積區(qū)域內(nèi)的快速航行還是復雜地形的多級飛行。使用規(guī)劃任務，以快速生成一個航行規(guī)劃，并使用內(nèi)置的模擬器測試該航行規(guī)劃。

（2）執(zhí)行一次航行：完成航行規(guī)劃后，就可進行eBee航行。

（3）處理圖像數(shù)據(jù)：最后一個步驟是將所拍攝的圖像轉化為精確的、空間參照式的圖像或3D地形模型。

2.3處理軟件

可通過eMotion 2集成軟件包連接eBee。無論是在辦公室還是在野外，都可通過操作簡便的界面直觀的規(guī)劃測圖航行路線。eBee開始飛行后，可通過eMotion 2中的無線連接跟蹤飛行位置，檢測測圖航行的進展，并發(fā)送指令。

測圖航行完成后，就可使用Postflight Terra 3D-EB軟件對所拍攝的圖像進行全自動處理。Postflight Terra 3D-EB是一款功能齊全的圖像處理軟件：只需點擊鼠標就可生成高質量、空間參照式的2D和3D圖像和數(shù)字高程模型（DEM）。即使在野外，Postflight Terra 3D-EB軟件也可分析所拍攝的圖像，并生成簡單易懂的報告。還能通過Postflight Terra 3D-EB軟件進行編輯、控制最終測圖文件的質量，以及進行簡單的測量。

2.4技術優(yōu)勢

無人機攝影測量手段在如今是一種新型的數(shù)據(jù)獲取方式，目前在礦區(qū)測繪、災害應急響應、資產(chǎn)調查等方面應用較廣。相比于傳統(tǒng)測量手段，它有著數(shù)據(jù)快速獲取、成本低、便于攜帶和容易轉場等優(yōu)點。

（1）操作簡單?？芍苯邮謩硬僮髌痫w，無需任何發(fā)射架和跑道，并且在整個飛行過程中全自動操作。通過簡單的拖放操作，可指定所要飛行的區(qū)域，并規(guī)劃飛行路線。

（2）數(shù)據(jù)自動生成。Postflight Terra 3D-EB軟件，在野外，可使用該軟件快速創(chuàng)建質量檢測報告。系統(tǒng)自動生成質量報告和圖像，可盡快了解所拍攝圖像的質量。除了質量報告和低精度圖像馬賽克功能外，Postflight Terra 3D-EB還能生成空間參照式的、高精度的2D馬賽克圖像、3D點云、三角模型和DEMs，還可將數(shù)據(jù)圖像導入至大眾的攝影測量軟件，如：Bingo，Orima或Inpho中。

3　結語

目前來看，現(xiàn)代工程測量技術正向內(nèi)外一體化、數(shù)據(jù)獲取處理自動化、系統(tǒng)智能化和測量結果數(shù)字化、管理可視化方向發(fā)展，而這些發(fā)展趨勢都是以不斷提高測量效率和測量數(shù)據(jù)精準度為最終目標的。先進的測繪技術在礦山中的應用，不僅可提高礦山測量工作的便捷程度，也提高了礦山測量工作精度和效率。因此，輔助小型無人機測量是未來露天礦山復雜地段測量發(fā)展的主要趨勢！

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[2]郭達志.論"礦山空間信息學"---礦山測量的現(xiàn)代發(fā)展[J].測繪工程，2006,15 (3).

[3]張廷斌,秦巖賓."3 S"技術在我國礦山測量中的應用[J].礦山測量，2008(3).

[4]劉鵬.我國無人機航攝系統(tǒng)現(xiàn)狀和前景［J］.地理空間信息，2010(2).

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-121-2

覃祥敏（1980～），男，2007年畢業(yè)于廣西大學釆礦工程專業(yè)，研究生，工程師，研究方向釆礦工程。