無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究

石 筠

（黃石市自然資源和規(guī)劃局開發(fā)區(qū)·鐵山區(qū)分局，湖北 黃石 435000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)以其全自動(dòng)、高效率、高精度、高精細(xì)的優(yōu)勢(shì)在礦山地質(zhì)勘查方面應(yīng)用廣泛。本文致力于利用無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)提高礦山地質(zhì)勘查精準(zhǔn)度，必須以礦山地質(zhì)觀察研究為基礎(chǔ)。根據(jù)礦山地質(zhì)勘查任務(wù)的具體要求，本著以較短的時(shí)間和較少的工作量，獲得較多、較好地質(zhì)成果為原則，并結(jié)合無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)。由于地表礦產(chǎn)資源已經(jīng)被開采的所剩無(wú)幾，地質(zhì)勘查工作必將向越來(lái)越深的地質(zhì)方向進(jìn)行。這就意味著對(duì)礦山地質(zhì)勘查技術(shù)的要求越來(lái)越高，無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)雖然只是一種攝影方法，由于數(shù)據(jù)采集效率高、成本低、數(shù)據(jù)精確，可充分滿足礦山測(cè)量行業(yè)，尤其是露天礦山開采監(jiān)測(cè)需求，但重要的是無(wú)人機(jī)三維攝影能夠利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)獲得足夠數(shù)量和具有足夠重疊度的三維影像，實(shí)現(xiàn)了三維重建[1]。露天礦山的監(jiān)測(cè)需要采用測(cè)繪技術(shù)，測(cè)繪工作將會(huì)貫穿于露天礦山建設(shè)生產(chǎn)中，從地物地貌原始地形圖的測(cè)繪，測(cè)繪工作是其工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，本文進(jìn)行無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究。

1 無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究

考慮到近些年隨著礦山地質(zhì)勘查工作強(qiáng)度的不斷加大，對(duì)地質(zhì)勘查技術(shù)的探討也逐漸增加。在本文進(jìn)行的無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究中，首先建立三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)3D可視化建模。再通過(guò)選取測(cè)量點(diǎn)，有效控制無(wú)人機(jī)飛行路徑。最后利用圖像處理，去除圖像中的干擾項(xiàng)。

1.1 建立三維地質(zhì)模型

在礦山地質(zhì)勘查工作中，充分運(yùn)用無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦山全方位的精準(zhǔn)測(cè)量。并且在確保滿足實(shí)際需求的情況下，無(wú)人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)360°的無(wú)死角轉(zhuǎn)換，在各個(gè)角度對(duì)礦山進(jìn)行拍攝。這樣一來(lái)，不僅可以保證整個(gè)礦山拍攝到的畫面具有極高的完整度以及清晰度，還能夠精確保存礦山地質(zhì)的綜合數(shù)據(jù)信息[2]。在此基礎(chǔ)上，借助Severlyt技術(shù)將無(wú)人機(jī)所拍攝到的礦山畫面拼接在一起，這樣就能形成一個(gè)具體的三維地質(zhì)模型。通過(guò)三維地質(zhì)模型，不再需要人工對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行測(cè)繪以及礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，能夠直接將礦山的立體圖像展示出來(lái)。不但能夠在極大程度上減少人力和物力方面的非必要投入，與此同時(shí)還保證了礦山測(cè)繪工作的精度和效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了3D可視化礦山地質(zhì)建模。

1.2 選取地質(zhì)勘查測(cè)量點(diǎn)

在建立三維地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，選取測(cè)量點(diǎn)。在使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行礦山三維攝影測(cè)量工作時(shí)，必須優(yōu)先劃分好重點(diǎn)測(cè)量的礦山區(qū)域。再選取對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)致力于確保有效控制無(wú)人機(jī)能夠按照預(yù)先設(shè)定的飛行路徑飛行。工作人員在選取測(cè)量點(diǎn)的時(shí)候，必須要遵循由易到難的選取原則。優(yōu)先選取礦山中特征性強(qiáng)、即使在高空也極易被發(fā)現(xiàn)的物體作為測(cè)量點(diǎn)。將被選取的測(cè)量點(diǎn)作為礦山地質(zhì)勘查基準(zhǔn)，接著利用無(wú)人機(jī)開始進(jìn)行三維攝影，使三維攝影得到的圖像精準(zhǔn)、可靠。

1.3 礦山地質(zhì)勘查圖像處理

在礦山地質(zhì)勘查工作開始之前，不僅要選取相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)，還要反復(fù)檢查無(wú)人機(jī)設(shè)備，做好相關(guān)設(shè)備調(diào)整工作，確定無(wú)人機(jī)攝像頭的各項(xiàng)指標(biāo)正確等。為了實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)采集、礦山地質(zhì)圖像處理以及攝影測(cè)量，必須對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行加固，避免在拍攝過(guò)程中無(wú)人機(jī)攝像頭移位或者松動(dòng)問(wèn)題的發(fā)生。由于無(wú)人機(jī)三維攝影對(duì)礦山地質(zhì)測(cè)繪的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)即便遭受到外界環(huán)境的干擾，但外界干擾對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)生的具體影響較小。特別值得注意的是無(wú)人機(jī)的飛行速度以及拍攝角度等問(wèn)題，這些因素是直接可以影響到拍攝圖像的效果。為了達(dá)到對(duì)于礦山地質(zhì)勘查預(yù)期的效果，在對(duì)拍攝到的圖像進(jìn)行后期處理中，必須融合其它多項(xiàng)圖像處理技術(shù)，去除圖像中的干擾項(xiàng)。圖像處理綜合信息。無(wú)人機(jī)用于礦山地質(zhì)勘查捕捉航拍圖像，能夠在針對(duì)拍攝到的圖像處理上創(chuàng)造出真正的差異。這些圖像作為礦山地質(zhì)勘查3D可視化建模的基礎(chǔ)，從2D地圖到3D模型，無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)能夠創(chuàng)造新的可交付成果。為礦山地質(zhì)勘查開辟了全新的機(jī)會(huì)，從而提高了礦山地質(zhì)勘查的精度以及速度回轉(zhuǎn)。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，證明無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中應(yīng)用的可行性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容針對(duì)礦山地質(zhì)勘查的勘查精度進(jìn)行。首先采用傳統(tǒng)的攝影技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再采用文章設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)同樣操作步驟，設(shè)置傳統(tǒng)的攝影技術(shù)為對(duì)照組。將實(shí)驗(yàn)次數(shù)設(shè)為3次，分別使用兩種攝影技術(shù)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述的設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖1所示。

圖1 勘查精度對(duì)比圖

通過(guò)圖1可得出如下的結(jié)論，利用無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)能夠有效提高礦山地質(zhì)勘查的精度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地質(zhì)的精準(zhǔn)勘查。

與傳統(tǒng)測(cè)繪相比，這種新型測(cè)繪方式有著極大的優(yōu)勢(shì)：降低了成本，提高精度，保障測(cè)量人員的人身安全。這不僅能夠真實(shí)的反應(yīng)出地物情況，而且還通過(guò)采用先進(jìn)的定位技術(shù)，嵌入精確的地理信息、更豐富的影像信息、更高級(jí)的用戶體驗(yàn)，擴(kuò)展了遙感影像的應(yīng)用領(lǐng)域，并使遙感影像行業(yè)應(yīng)用更加廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

為進(jìn)一步提高礦山地質(zhì)勘查效果的精準(zhǔn)度，必須掌握無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)對(duì)礦山地質(zhì)勘查效果的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)礦床進(jìn)行科學(xué)管理。通過(guò)分析無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，證明了無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)對(duì)于工業(yè)化發(fā)展的重要意義。盡管本文認(rèn)為只要合理運(yùn)用無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)就可以提高對(duì)礦山地質(zhì)勘查效果的精準(zhǔn)度，但仍缺乏一些實(shí)踐來(lái)證明技術(shù)的有效性。因此，有理由加大無(wú)人機(jī)三維攝影技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究?？茖W(xué)的礦山地質(zhì)勘查可以提高我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)資源的勘查效果和勘查效率，有望可以推動(dòng)我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且為今后的礦山地質(zhì)勘查提供一定的指導(dǎo)意義。