無人機(jī)調(diào)查技術(shù)在礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理工作中的應(yīng)用

魏繼壯，王 剛

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000）

1 無人機(jī)的應(yīng)用背景

無人機(jī)技術(shù)對(duì)于環(huán)境地質(zhì)工作開展的推動(dòng)作用是極為顯著的，大大的縮短了勘探的時(shí)間，極大提升了基礎(chǔ)信息和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整度以及精確度，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)環(huán)境地質(zhì)相關(guān)工作以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展[1]。

2 無人機(jī)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

礦區(qū)地形圖是進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)設(shè)計(jì)、工作量計(jì)算的基礎(chǔ)。

受礦產(chǎn)開采影響，治理恢復(fù)區(qū)測(cè)量難度大。無人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)可以滿足礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)1：1000地形圖測(cè)繪的精度要求。

3 無人機(jī)在礦山恢復(fù)治理中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

治理礦區(qū)位于烏魯木齊縣東南方向，直線距離16km，行政區(qū)劃隸屬烏魯木齊縣水西溝鎮(zhèn)。該礦區(qū)位于216國(guó)道以東，省道103以西，從103省道向南14公里可到達(dá)礦區(qū)內(nèi)部，交通較為方便。

礦區(qū)地處天山北部山間盆地中，海拔1976m～2116m，四面環(huán)山，南北兩側(cè)山勢(shì)陡峻。區(qū)內(nèi)總體地勢(shì)西南高、東北低，丘陵與谷地相互過渡，中東部發(fā)育東西向丘陵地貌，高差小于20m，總體地勢(shì)開闊。

圖1 礦區(qū)全景無人機(jī)航攝圖

3.2 無人機(jī)低空攝影及測(cè)量工作

在進(jìn)行航線規(guī)劃時(shí)，考慮到治理區(qū)屬于高山地區(qū)，地形起伏較大，為保證后期數(shù)據(jù)處理能夠順利進(jìn)行，航線規(guī)劃時(shí)旁向重疊度設(shè)置在65%，航向重疊度設(shè)置在85%。通過無人機(jī)航攝技術(shù)及數(shù)據(jù)的常規(guī)處理，通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)恢復(fù)了礦區(qū)的三維模型，使得得出的現(xiàn)狀信息更加準(zhǔn)確全面。

無人機(jī)低空攝影測(cè)量工作主要包括技術(shù)設(shè)計(jì)、影像獲取和外業(yè)控制測(cè)量、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容[2]。

根據(jù)無人機(jī)數(shù)據(jù)可知工業(yè)廣場(chǎng)占地面積、儲(chǔ)煤場(chǎng)內(nèi)煤堆體積、采礦用地面積、排土場(chǎng)占地面積等，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無誤，誤差較小。

3.3 數(shù)據(jù)處理

此次治理區(qū)影像共計(jì)698張，這些影像由于拍攝時(shí)天氣差異造成了光線、色澤上的不一致，為了提高影像匹配的穩(wěn)定性和后續(xù)正射影像色彩的一致性，采用Mask方法對(duì)所有影像進(jìn)行統(tǒng)一勻光勻色處理[3]。

通過飛行控制系統(tǒng)記錄的POS數(shù)據(jù)，對(duì)影像進(jìn)行初步排序定位，這樣進(jìn)行影像同名點(diǎn)匹配時(shí)，不僅可以縮小影像匹配搜索范圍，而且還能夠提高匹配的精度。在完成同名點(diǎn)匹配后，根據(jù)共線條件方程進(jìn)行自由網(wǎng)平差。自由網(wǎng)平差通過后，將地面控制點(diǎn)坐標(biāo)信息加入，完成模型的絕對(duì)定向，然后對(duì)影像進(jìn)行空中三角測(cè)量加密，生成整個(gè)測(cè)區(qū)的密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

通過密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以生成測(cè)區(qū)的正射影像和三維模型。將控制點(diǎn)加入到自由網(wǎng)中進(jìn)行絕對(duì)定向后，得到的最后平面中誤差為0.476m，高程中誤差為0.731m，造成高程誤差的過大原因主要是由于地形起伏落差太大，而且山上和很多陡峭地區(qū)無法布設(shè)控制點(diǎn)，造成控制點(diǎn)布設(shè)不均勻，很多地方無法對(duì)其進(jìn)行很好控制。

3.4 計(jì)算方量結(jié)果

治理區(qū)的治理方案首先是將工業(yè)廣場(chǎng)區(qū)拆除的建筑廢料、煤堆和排土場(chǎng)棄土清運(yùn)回填至露天采掘區(qū)的采坑內(nèi)，消除采坑的安全隱患和排土場(chǎng)滑坡隱患。對(duì)治理過的采坑和排土場(chǎng)場(chǎng)地進(jìn)行平整，與原始地形坡度相協(xié)調(diào)，表面覆土，自然復(fù)綠。

結(jié)合無人機(jī)數(shù)據(jù)處理及土方計(jì)算軟件計(jì)算，排土場(chǎng)總回填量2287191.38m3，采坑總填方量2300035.19m3，借方回填量大于填方量，滿足采坑回填需求。

4 結(jié)語(yǔ)

無人機(jī)及其技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用效果較為凸顯，推動(dòng)地質(zhì)工作以及地質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無人機(jī)及其技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用會(huì)隨著勘察以及數(shù)據(jù)獲取過程中所體現(xiàn)的不足之處，進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)完善發(fā)展，因此，存在互利互助的情況，是一個(gè)較為良性的循環(huán)體系。

無人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量可以同時(shí)獲取DLG、DEM、DOM數(shù)據(jù)，可以全面細(xì)致的掌握地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)區(qū)的地形、地貌、工程布局、周邊環(huán)境，能夠方便的進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、土石方量計(jì)算、工程部署，極大地方便了礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)設(shè)計(jì)工作，應(yīng)用廣泛。