無人機測繪技術在露天礦山監(jiān)管中的應用

在我國礦產(chǎn)資源不斷開發(fā)利用的背景下，礦山資源的合理監(jiān)管至關重要，科學的露天礦山監(jiān)管方法能夠保證資源的合理開采，減少破壞性開采資源現(xiàn)象的出現(xiàn)

。傳統(tǒng)的露天礦山監(jiān)管方法由于礦產(chǎn)工程具有一定的多樣性與復雜性，對人員專業(yè)技術與業(yè)務方面的要求較高，監(jiān)管的區(qū)域面積存在較大的限制，導致整個監(jiān)測的周期性較長，且對于露天礦山變化的監(jiān)測結果精度較低

。露天礦山在邊坡位置特別容易出現(xiàn)滑坡裂隙情況，導致工作人員在測量監(jiān)管過程中存在較大的安全隱患，且監(jiān)管測量的勞動強度較高，對監(jiān)管的方式要求較嚴格

。無人機測繪技術在計算機技術與測繪技術快速發(fā)展的背景下，逐漸成熟，與遙感技術相結合，共同實現(xiàn)對露天礦山的監(jiān)管測量工作

。無人機測繪技術通過專業(yè)的技術手段，對礦山采場區(qū)域高程點進行數(shù)據(jù)采集，并進行適當處理，監(jiān)測礦山邊坡角度

。通過一定的算法計算礦山的合理開采量，根據(jù)計算結果監(jiān)測露天礦山的礦產(chǎn)資源儲量變化，判斷露天礦山整體資源是否處于穩(wěn)定發(fā)展狀態(tài)

。無人機測繪技術具有覆蓋面積大的特點，采集結果能夠進行自動化設置，得到較精確的遙感數(shù)據(jù)，且在監(jiān)測的時效性與周期性方面存在較大的優(yōu)勢

。通常情況下，無人機測繪技術包括比例尺較大的航空測量、傾斜攝影等，基于專業(yè)的測繪軟件，直觀地反映露天礦山的各項屬性信息，提高測繪的視覺效果

。

水功能區(qū) 水功能區(qū)是指為滿足水資源開發(fā)利用和節(jié)約保護的需求，根據(jù)水資源自然條件和開發(fā)利用現(xiàn)狀，按照流域綜合規(guī)劃、水資源保護規(guī)劃和經(jīng)濟社會發(fā)展要求，在相應水域按其主導功能劃定范圍并執(zhí)行相應水環(huán)境質量標準的水域。

綜上所述，本文提出了基于無人機測繪技術的露天礦山監(jiān)管方法設計，全方位展示我國露天礦山開發(fā)的現(xiàn)狀，對我國礦山資源的研究提供一定的幫助。

1 露天礦山監(jiān)管方法設計

本文設計的露天礦山監(jiān)管方法，結合了無人機測繪技術的可視化特性，高精度地描述露天礦山的礦產(chǎn)資源發(fā)展現(xiàn)狀。無人機測繪技術的實施結構，如圖1所示。

如圖1所示，為本文采用的無人機測繪技術實施結構，通過控制測量的參數(shù)設置，選擇合適的無人機測繪方式；結合空中三角加密技術，建立露天礦山三維模型，將無人機測繪結果進行分類處理。

在礦山的選址時，需要在不同的礦產(chǎn)資源地進行科學的分析，實現(xiàn)對磨礦分級作業(yè)的有效控制，減少礦山企業(yè)的生產(chǎn)成本，增加使用的工藝質量。在我國的礦山磨礦分級控制系統(tǒng)中，廣泛使用PLC控制技術，可以管理功率變送器，從而實現(xiàn)?？蚍旨壸鳂I(yè)的自動化管理。

1.1 設置無人機測繪設備的相關參數(shù)

基于無人機測繪技術的露天礦山監(jiān)管方法設計，首先要設置無人機測繪設備的相關參數(shù)。一套完備的無人機測繪方案需要云臺、相機以及各種設備的配合，設備的相關參數(shù)都具有一定的獨立性與適配性，在選擇參數(shù)時，應當綜合考慮無人機的載荷、載重等問題

。根據(jù)監(jiān)管的露天礦山的地質特征，選擇與之匹配的無人機與設備，現(xiàn)階段，無人機的制作材料大多數(shù)為工程塑料，整體的質量較輕，性能更好

。本文設計的露天礦山監(jiān)管方法，選用四旋翼航空飛行器，能夠承受的最大載荷為1.54kg，內部安裝衛(wèi)星定位模塊。無人機測繪技術的相關參數(shù)設置，如表1所示。

根據(jù)無人機具體的監(jiān)管任務進行具體設置，在使用航空攝影技術時，無人機的相對航高=攝影設備的焦距/航空攝影具體應用的比例尺。采用無人機攝影測繪技術時，依據(jù)礦山地面采樣的間隔計算無人機的相對航高，計算公式如下：

如表2所示，無人機相機采用內置單鏡頭，等效焦距范圍在20mm～40mm之間，根據(jù)相關的平差解算方法，獲取相機校驗的各項參數(shù)值。

（4）研究1組與研究2組應用中西藥交替外敷，其中喜遼妥軟膏能防止淺表血栓形成，促進其吸收，阻止局部炎癥發(fā)展和加速血腫吸收。濕潤燒傷膏具有清熱解毒、止痛、生肌的作用，二者交替使用達到了優(yōu)勢互補的目的，提高了藥效，擴大了藥物的適用范圍，達到了既預防又治療的雙重效果。

通過治療靶點數(shù)據(jù)庫（TTD，https://db.idrblab. org/ttd/）、Drugbank（https://www.drugbank.ca/）、DisGeNET（http://www.disgenet.org/web/DisGeNET/ menu/home）對AD相關的基因進行篩選，將鉤藤散預測的相關靶點網(wǎng)絡映射到AD相關靶點網(wǎng)絡中，2個網(wǎng)絡中重疊的基因即被認為是鉤藤散中藥成分治療AD的作用靶點。

1.2 設計監(jiān)管航線

對影像的重疊度進行調整，保證露天礦山中各項信息均分分布在影像中；改變旋轉角度，采用格式目錄分類的存儲方式，調整攝影影像在不同位置的畸變差。調節(jié)影像的亮度與對比度，保證影像中各項數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。最后，將分類處理后的露天礦山影像提交，基于一定的生成方式生成數(shù)字產(chǎn)品。

如表1所示，作為露天礦山監(jiān)管方法中無人機測繪技術參數(shù)，無人機在來回接收礦山數(shù)據(jù)中，根據(jù)礦山的地質特征自動調整接收數(shù)據(jù)的方式。控制無人機測量位置的GPS裝置，能夠根據(jù)礦山的經(jīng)緯度屬性自動調節(jié)匹配的測繪模式，采集并存儲露天礦山的數(shù)據(jù)影像。采用多視角拍攝的無人機攝影設備，搭配非量測數(shù)碼相機，控制像素保持在4000萬以上。為了獲取到高精度的露天礦山地面坐標，首先要采集礦山的方位元素，布置不同平面的控制點，將像素點坐標結合到共線方程中，獲取無人機相機的校驗參數(shù)，如表2所示。

這就是沂蒙兒女。他們雖然沒有部隊編號，沒有軍功章，手中的“武器”只是擔架、獨輪車、紡車、鏊子……但他們卻為新中國的成立做出了不可磨滅的貢獻。

在地面準備工作處理完善后，通過無人機對露天礦山進行拍攝，綜合考慮天氣因素，選擇風力較小的天氣，降低對無人機的損害。將無人機放置在起飛場地，安裝航攝儀，對無人機發(fā)送指令，保證無人機按照設計好的監(jiān)管航線運行，并將采集到的飛行數(shù)據(jù)實時反饋給地面的工作人員。

1.3 布設露天礦山像控點

基于上述無人機的監(jiān)管航線設計完畢后，布設露天礦山的監(jiān)管像控點。增加監(jiān)管定位模塊數(shù)量，保證POS數(shù)據(jù)在無人機飛行時具有準確度較高的位置數(shù)據(jù)。構建像控點布設模型，在模型中對像控點進行轉化操作，基于1：1000的布設比例，調整像控點的數(shù)量，采用RTK方法獲取部分像控點的坐標，與基站之間建立連接，保證像控點均勻分布在露天礦區(qū)內。

結合工程實際情況，本次大壩除險加固設計擬采用砂巖壓重上游壩坡的方式，提高上游壩坡的穩(wěn)定性。上游壩坡加固設計方案為：壓重體頂寬5m，迎水面坡比1∶2，高度3m，如圖1。

對圖像的畸變現(xiàn)象進行校正與降噪處理，匹配圖像的特征點，優(yōu)化圖像的建模質量。像控點布設得是否精確，直接影響了露天礦山圖像的精確程度，為了使像控點的判別更加清晰，設置航向的范圍在5片左右，避開影像的邊界，找出影像相鄰的地物點。

其中，GSD表示礦山地面采樣間隔；f表示無人機鏡頭焦距；a表示設備的像元尺寸。根據(jù)無人機數(shù)字攝影的相關標準要求，調整影像的重疊度，將待監(jiān)管區(qū)域劃分為大小不同的區(qū)域，根據(jù)不同的子區(qū)域設計矩陣監(jiān)管測量方案。

在無人機測繪技術測量像控點時，利用支撐桿固定坐標，確認像控點坐標的參數(shù)以及子午線。確定像控點的平面坐標位置與投影中心，計算像控點布設模型的內參數(shù)，減少光學鏡頭的畸變差。

1.4 分類處理影像

無人機在露天礦山空中飛行時，由于礦山不同的環(huán)境與氣候狀態(tài)，會出現(xiàn)部分偏航的情況，降低監(jiān)管的影像質量，因此，在無人機飛行結束后，首先要對采集到的監(jiān)管影像進行分類處理，結合POS數(shù)據(jù)的檢測作用，對影像數(shù)據(jù)進行檢測與判斷，判斷影像數(shù)據(jù)與影像質量是否達到無人機測繪的標準要求。

為了保證獲取到的露天礦山數(shù)據(jù)影像的精確性，減少由于航線設計不合理導致的飛行次數(shù)增加，因此，在無人機測繪工作開始前，對具體的露天礦山監(jiān)管航線進行布設，綜合考慮礦山地面的分辨率、影像分辨率等條件參數(shù)。保證監(jiān)管區(qū)域的礦山為規(guī)則形狀，無人機的飛行方向設置為井字形，保持飛行的高度不變，控制航向的重疊概率大于72.35%。

2 實驗測試

2.1 實驗準備

為了驗證本文提出的基于無人機測繪技術的露天礦山監(jiān)管方法的有效性，進行了如下實驗測試。本次實驗選取吳忠市某露天礦區(qū)，礦區(qū)的整體高程介于1670m～1750m之間，主要以石膏為礦產(chǎn)資源。采用佳能MOL 3D相機的低空無人機，在礦區(qū)內布設102個測量控制點，設置露天礦山的影像空間分辨率高于0.35m。

首先，對露天礦山進行格網(wǎng)劃分，選取具體的監(jiān)管測量位置，將相機固定在水平位置，打開DP軟件標定模塊，加載露天礦山的拍攝影像。根據(jù)無人機相機的主點與焦距參數(shù)，對影像的主點參數(shù)進行測量處理，得到無人機相機的校驗參數(shù)，如表3所示。

經(jīng)檢測252件柑橘樣品中可溶性固形物平均值12.774%，全部超過優(yōu)等果標準；總酸量平均值0.733%，91.27%的樣品屬優(yōu)等果；固酸比平均值18.535，達到優(yōu)等果標準的樣品占98.02%?？偺瞧骄?.428%，維生素C平均值2.729 mg/100g。

如表3所示，作為本次實驗的無人機相機校驗參數(shù)設置，由于無人機的拍攝角度不同，部分校驗精度存在較小的誤差。

對無人機相機獲取到的圖像進行增強處理，增強圖像的邊緣色彩，更加清晰地突出露天礦山的資源信息，提高監(jiān)管解譯的效率。按照光譜的形狀，調整尺度比例參數(shù)，控制影像與實際地物之間的吻合程度。

2.2 結果分析

設置本文提出的基于無人機測繪技術的露天礦山監(jiān)管方法為實驗組，傳統(tǒng)的激光掃描監(jiān)管方法為對照組，對比兩種監(jiān)管方法的自動提取測量點精度誤差，如表4所示。

如表4所示，本文提出的基于無人機測繪技術的露天礦山監(jiān)管方法無論在X1方向還是Y1方向，自動提取測量點的精度誤差均小于傳統(tǒng)的激光監(jiān)管方法，表明本文提出的監(jiān)管方法的測量結果精確度更好。

3 結語

綜上所述，由于傳統(tǒng)的露天礦山監(jiān)管方法在礦山地質環(huán)境較復雜的情況下，監(jiān)管結果的誤差較高，無法對露天礦山的礦產(chǎn)資源進行有效的監(jiān)管，因此，本文在傳統(tǒng)的監(jiān)管方法上加以改進，引用了無人機測繪技術，減少了人力物力浪費的同時，提高了礦山的監(jiān)管效率與監(jiān)管精度。

實驗證明，本文提出的露天礦山監(jiān)管方法的自動提取測量點精度誤差小于傳統(tǒng)的監(jiān)管方法，影像監(jiān)管的總體精度更加具有優(yōu)勢。

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