無(wú)人機(jī)航測(cè)在礦山測(cè)繪中的實(shí)際應(yīng)用

聶紅權(quán)

摘要：隨著社會(huì)快速發(fā)展，人類對(duì)新能源探索的速度加快。尤其是礦產(chǎn)資源在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的出現(xiàn)使得礦山測(cè)繪工作更加精細(xì)。測(cè)繪報(bào)告為礦山開采方案提供系統(tǒng)的理論依據(jù)，下面圍繞無(wú)人機(jī)航測(cè)展開討論，主要介紹其重要性、關(guān)鍵點(diǎn)，并結(jié)合具體的測(cè)繪案例闡述其實(shí)際運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航測(cè)；礦山測(cè)繪；運(yùn)用

飛速發(fā)展的信息技術(shù)是無(wú)人機(jī)航測(cè)的技術(shù)支撐，將各類信息技術(shù)有效結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的測(cè)繪。測(cè)繪工作是一項(xiàng)精細(xì)作業(yè)，需要工作人員具備較高的專業(yè)化水準(zhǔn)，再加上精準(zhǔn)的探測(cè)設(shè)備，就能完成對(duì)整個(gè)礦山的測(cè)繪。航測(cè)技術(shù)的使用使得煤礦開采效率大大提升，煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化，目前對(duì)航測(cè)技術(shù)的研究還在不斷進(jìn)行當(dāng)中。

一、必要性概述

無(wú)人機(jī)在礦山開采中應(yīng)用的必要性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：自動(dòng)化、智能化程度高，降低測(cè)繪人員的工作難度，測(cè)繪人員的工作效率有很大提升；徹底改善傳統(tǒng)測(cè)繪的弊端，測(cè)繪速度變快，測(cè)繪精度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的人工測(cè)繪；人類無(wú)法涉足的區(qū)域，無(wú)人機(jī)可以輕松進(jìn)入，并對(duì)勘測(cè)區(qū)域的全景進(jìn)行拍攝；將地質(zhì)、水文等信息通過(guò)通信系統(tǒng)向計(jì)算機(jī)控制終端實(shí)時(shí)傳輸。該項(xiàng)技術(shù)的使用是礦山開采行業(yè)的重大變革，航拍測(cè)繪的實(shí)現(xiàn)，提升測(cè)繪精度的同時(shí)將企業(yè)的利益最大化，因此在礦山開采中使用該項(xiàng)技術(shù)是非常有必要的[1]。

二、對(duì)該項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)的探析

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展煤礦資源在社會(huì)生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位。供暖、工廠生產(chǎn)等都需要用到大量的煤炭，為保證煤礦開采的數(shù)量和質(zhì)量，利用航拍技術(shù)輔助礦山測(cè)繪是很有必要的。在航測(cè)過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：前期資料搜集的全面程度逐漸提升。資料搜集的完整度直接關(guān)系到后期測(cè)繪工作是否能夠順利進(jìn)行。前期采集的內(nèi)容主要包括周邊環(huán)境、該地區(qū)氣候等。資料越詳細(xì)測(cè)繪人員的后期工作就越順利；航測(cè)的目的是獲取完整、全面的礦山地形。為取得較好的拍攝效果，通常采用低空飛行的方式進(jìn)行拍攝。技術(shù)人員只需通過(guò)遙控裝置就能完成航測(cè)過(guò)程，適應(yīng)大氣污染嚴(yán)重、地勢(shì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的山體拍攝，測(cè)繪人員的健康得到充分保證。

無(wú)人機(jī)還能對(duì)開采工作實(shí)時(shí)跟進(jìn)，施工者通過(guò)顯示屏可以隨時(shí)查看開采進(jìn)度，并對(duì)工作面進(jìn)行采樣分析，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可對(duì)開采方案進(jìn)行調(diào)整，保證礦山開采處于最佳的工作狀態(tài)。實(shí)時(shí)探測(cè)減少施工過(guò)程的盲目性，一定程度上保證預(yù)定的煤礦開采量；若想更好地完成航測(cè)作業(yè)，需要嚴(yán)格按照航測(cè)的步驟進(jìn)行各項(xiàng)工作。作業(yè)流程主要包括區(qū)域劃定、現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)、數(shù)據(jù)匯總、后期處理等步驟，主要的流程分別是：劃定航拍區(qū)域、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、設(shè)定航線規(guī)劃、數(shù)據(jù)匯總、后期處理。

航測(cè)具有較強(qiáng)的專業(yè)性，在進(jìn)行測(cè)繪工作時(shí)需要對(duì)無(wú)人機(jī)的運(yùn)行原理、各個(gè)按鈕的控制動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)了解，才能在后期工作中熟練應(yīng)用無(wú)人機(jī)輔助測(cè)繪。定位技術(shù)是航測(cè)的核心技術(shù)，利用該技術(shù)進(jìn)行航測(cè)時(shí)需要以下部分共同完成工作：無(wú)人操作系統(tǒng)；高精度的傳感器；導(dǎo)航系統(tǒng)；數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)。目前無(wú)人機(jī)航測(cè)已經(jīng)取得很大的進(jìn)步，測(cè)量精度提升，各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新，將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏笮詮氐赘纳芠2]。此外無(wú)人機(jī)制造原材料已在市場(chǎng)上普及，具有較低的生產(chǎn)成本。

三、三角測(cè)量

三角測(cè)量是航測(cè)時(shí)用到的主要技術(shù)，也是測(cè)繪中比較重要的環(huán)節(jié).該項(xiàng)技術(shù)的使用需要注意以下幾點(diǎn)：利用遙感測(cè)圖設(shè)備，設(shè)置好需要測(cè)繪地點(diǎn)的坐標(biāo)，并將焦距調(diào)整在最清晰的程度。將數(shù)據(jù)記錄儀打開，記錄航測(cè)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；拍攝圖片的相機(jī)不具有精確的測(cè)量功能，因此得到的照片邊緣可能出現(xiàn)變形，此變形被稱為畸變差。影響校正采用的是VzLowCor校正儀。對(duì)圖像的邊緣進(jìn)行修正，得到更將準(zhǔn)確的拍攝圖片；無(wú)人機(jī)中的定位導(dǎo)向系統(tǒng)，在校正儀的輔助下，對(duì)原來(lái)的航線重新規(guī)劃。無(wú)人機(jī)在圖像校正和其它參數(shù)的幫助下，航線回到正確的軌道，主偏移量被校正。此過(guò)程被稱為構(gòu)建高程文件，文件的數(shù)據(jù)越完善，無(wú)人機(jī)航線就越準(zhǔn)確，最終得到的數(shù)據(jù)就更加精確；三角測(cè)繪將測(cè)量區(qū)域分割成很多三角地帶，無(wú)人機(jī)將每個(gè)三角區(qū)域的地形進(jìn)行拍攝，最后需要將這些三角區(qū)域進(jìn)行合并。接邊是合并過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)，使用的是PAT-B平差軟件，將影像經(jīng)過(guò)空三加密處理，打印出最終的工程文件圖。然后通過(guò)三維建模，將平面圖像轉(zhuǎn)化成立體圖形，通過(guò)對(duì)礦山立體模型的分析，測(cè)繪人員就能清晰地繪制出礦山地形[3]。

四、實(shí)際航測(cè)案例

（一）確定航線

某測(cè)繪地區(qū)的面積大致為九平方千米，該處地形是盆地，四周是群山環(huán)繞，但山體不高。測(cè)繪區(qū)域的地形中間高兩邊低，最高的山體約1200米左右，最低山體高度在900米。海拔差距不大，且此處的植被豐富，有少量的人類居住，距離交通干線的距離較近，總區(qū)域的長(zhǎng)寬比例為1：1，是一塊較為規(guī)則的正方形區(qū)域。設(shè)計(jì)人員綜合考慮該地區(qū)各方面的因素，最終確定八條線路，航測(cè)時(shí)需要八臺(tái)無(wú)人機(jī)同時(shí)沿著規(guī)劃好的線路行進(jìn)。航線的重疊度控制在60%以下，并在航線中設(shè)置重要的曝光點(diǎn)，每條航線的曝光點(diǎn)在15處左右。

（二）地面操作

地面上需要設(shè)計(jì)信息接收終端，并派遣外業(yè)人員尋找合適的地區(qū)，建立臨時(shí)測(cè)繪基地。在整個(gè)測(cè)繪區(qū)域以坐標(biāo)系的方式全面掌控，在平面坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，加上空間向量，測(cè)繪區(qū)域在三維坐標(biāo)的監(jiān)控下，航測(cè)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)疏漏。然后利用定位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，在通信系統(tǒng)的幫助下向接收終端實(shí)時(shí)反饋航測(cè)情況。

（三）分析結(jié)果

測(cè)繪過(guò)程使用的是目前最先進(jìn)的三角測(cè)量技術(shù)，小區(qū)域測(cè)量完成后，利用PAT-B軟件對(duì)小單元進(jìn)行邊緣校正和合并。精度校核之后，航測(cè)的誤差被控制在合理范圍內(nèi)。通過(guò)結(jié)果分析可知：誤差精度在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，平面誤差受環(huán)境的影響稍有降低，高程誤差較小，兩者配合有效提高測(cè)繪精度。無(wú)人機(jī)三角測(cè)量取得較好的效果，若拉近與地面的距離，可以提升平面精度。再加上空三加密技術(shù)，圖像的分辨率有較大提升。

五、結(jié)束語(yǔ)

礦山測(cè)繪的精準(zhǔn)程度直接決定著后期開采工作的順利程度，可見(jiàn)測(cè)繪在礦產(chǎn)開采中的重要性。無(wú)人機(jī)航測(cè)的出現(xiàn)大大提升了礦山測(cè)繪的精度。本文通過(guò)對(duì)航測(cè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)的分析，再加上具體的測(cè)繪案例，將無(wú)人機(jī)航測(cè)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。目前航測(cè)技術(shù)在很多行業(yè)都有應(yīng)用，航測(cè)技術(shù)也在不斷改進(jìn)當(dāng)中，在科技的推動(dòng)下礦山測(cè)繪的精度會(huì)進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃保澤.無(wú)人機(jī)航測(cè)在礦山測(cè)繪中的實(shí)際應(yīng)用[J].環(huán)球人文地理，2016，（12）：64-64，65.

[2]邵金強(qiáng).淺述無(wú)人機(jī)及其技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2014，（21）：125-126.

[3]薛阿亮.無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐[J].陜西煤炭，2013，（6）：70-72.

（作者單位：內(nèi)蒙古廣納煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）