航空攝影測(cè)量技術(shù)在露天礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

航空攝影測(cè)量技術(shù)是集無(wú)人機(jī)技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)、圖像融合處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)于一體的現(xiàn)代化新型測(cè)繪技術(shù)，具有效率高、成本低、精度高和成圖快的優(yōu)勢(shì)，逐漸廣泛的應(yīng)用于各行業(yè)測(cè)量工作中，并取得了較好的應(yīng)用成效

。礦山露天資源的開(kāi)發(fā)與利用是礦山發(fā)展的基礎(chǔ)，但是如何判斷露天資源的開(kāi)發(fā)與利用進(jìn)程，是需要系統(tǒng)的測(cè)繪工作的。鑒于此，本文將航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于露天礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，為礦山的合理開(kāi)采規(guī)劃提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐。

1 航空攝影測(cè)量技術(shù)概況

航空攝影測(cè)量技術(shù)是一項(xiàng)新型的現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)，是在無(wú)人機(jī)、定位、圖像處理和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的

。航空攝影測(cè)量技術(shù)最早應(yīng)用于建筑物紋理信息方面的提取上，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸拓展，促進(jìn)該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，如工程測(cè)量、礦山測(cè)量、地籍測(cè)量等。根據(jù)航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)過(guò)了兩個(gè)歷程：

當(dāng)前計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的主線仍舊是面向客戶要求的程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)抽象。為了提高計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的簡(jiǎn)單便捷、適應(yīng)大眾，編程語(yǔ)言必須簡(jiǎn)單易學(xué)，不需要較高的專業(yè)性。編程語(yǔ)言要以能夠?yàn)槭褂谜咛峁┍憬菪缘姆较虬l(fā)展，使具備一定基礎(chǔ)概念和基本使用能力的使用可以使用軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的工作流程編寫(xiě)工作，提升操作的簡(jiǎn)便性和軟件的適用范圍。

（1）垂直攝影測(cè)量技術(shù)。垂直攝影技術(shù)就是在無(wú)人機(jī)上搭載了垂直攝像儀，該技術(shù)僅能夠獲取垂直方向上的影像數(shù)據(jù)，即對(duì)無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中垂直范圍內(nèi)的地物特征反映較為明確，但是對(duì)側(cè)面的地物反映效果不佳，主要原因在于攝像儀無(wú)法獲取側(cè)面的影像數(shù)據(jù)，這就導(dǎo)致影像數(shù)據(jù)中存在大量的“留白”問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)量精度降低，同時(shí)也不能更加直觀的反映地物變化特征等。

時(shí)鐘撥回到43年前。1975年初，北京大學(xué)教師王選帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究“748工程”中的子項(xiàng)目“漢字精密照排系統(tǒng)”，用一系列顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)明，解決了漢字字形信息的數(shù)字化儲(chǔ)存、信息壓縮、復(fù)原和輸出等重大難題，成功研制第四代漢字激光照排系統(tǒng)。自此，中國(guó)印刷技術(shù)告別“鉛與火”，走向“光與電”。

（2）傾斜攝影測(cè)量技術(shù)。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是在垂直攝影測(cè)量技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，與垂直攝影測(cè)量技術(shù)的主要區(qū)別在于無(wú)人機(jī)上不僅搭載了垂直攝像儀，而且搭載了多個(gè)多角度、多方位的傾斜攝像儀，不僅實(shí)現(xiàn)了從垂直方向獲取影像數(shù)據(jù)的目的，而且能夠從多角度、多方位獲取側(cè)面的影像數(shù)據(jù)，顯著的減少了影像數(shù)據(jù)中的“留白”問(wèn)題，但是增加了圖像融合處理和數(shù)據(jù)解算處理難度

。此外，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)與垂直攝影測(cè)量技術(shù)相比，該技術(shù)所獲取的影像數(shù)據(jù)更加逼真，所制作的成果圖件精度更高。因此，現(xiàn)階段傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。

（3）進(jìn)一步核查原有采空區(qū)范圍和新增采空區(qū)范圍的變化情況，如新增采空區(qū)多少出或者采空區(qū)擴(kuò)大多少面積等。

2 航空攝影測(cè)量技術(shù)作業(yè)流程

2.1 主要技術(shù)流程

（2）根據(jù)DSM、DOM產(chǎn)品等獲取礦山范圍內(nèi)大比例尺地形圖。根據(jù)大比例尺地形圖以及影像數(shù)據(jù)等圈定采空區(qū)范圍。

2.2 空中三角加密測(cè)量

空中三角加密測(cè)量是航空攝影測(cè)量的重要組成部分，是一種利用少量的外業(yè)控制點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)業(yè)控制點(diǎn)加密的一種方法，該方法可獲得加密點(diǎn)的高程和平面位置等信息

。空中三角加密測(cè)量就是利用少量外業(yè)采集的像控點(diǎn)，根據(jù)測(cè)繪地區(qū)的區(qū)域網(wǎng)劃分等，以空中三角加密測(cè)量軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行自動(dòng)匹配連接點(diǎn)、控制點(diǎn)量測(cè)等進(jìn)行加密處理的過(guò)程?？傮w上，空中三角加密測(cè)量是影響最終精度的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)注意該部分的數(shù)據(jù)處理質(zhì)量。

2.3 數(shù)字表面模型 （DSM）制作

DSM的制作過(guò)程為：首先將相片、POS文件、控制點(diǎn)等導(dǎo)入至smart3D軟件中，再經(jīng)過(guò)相機(jī)參數(shù)和空三加密處理后，進(jìn)一步開(kāi)展光束法區(qū)域網(wǎng)平差、影像自動(dòng)匹配、匹配點(diǎn)編輯、生成點(diǎn)云及紋理等處理，完成后通過(guò)DSM自動(dòng)生成功能進(jìn)行DSM編輯處理

，并根據(jù)測(cè)量范圍大小進(jìn)行裁切和分幅。DSM（數(shù)字表面模型）制作的具體操作流程見(jiàn)圖2所示。

2.4 數(shù)字正射影像 （DOM）制作

（1）對(duì)開(kāi)采邊坡的監(jiān)測(cè)。露天礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與利用不可避免的形成大量的高陡邊坡，容易引起高陡邊坡發(fā)生滑坡、崩塌等災(zāi)害，不僅嚴(yán)重威脅著礦山生產(chǎn)安全，而且造成大量的資源浪費(fèi)。因此，礦區(qū)內(nèi)高陡邊坡的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是比較重要的。

3 礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容

礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

DOM制作采用Smart3D的點(diǎn)云文件進(jìn)行正射糾正，軟件自動(dòng)勻色，鑲嵌成圖、色彩精編，分幅與裁切，工藝流程見(jiàn)圖3所示。

（2）對(duì)資源開(kāi)采的監(jiān)測(cè)。礦山資源的開(kāi)發(fā)與利用是具有明顯的規(guī)劃特征的，即在某一時(shí)段內(nèi)完成資源的開(kāi)采量

。若過(guò)渡采掘，則容易造成資源處理不及時(shí)，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，且增加地表水等的污染概率；若資源開(kāi)采滯后，則礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)不到最大化。因此，對(duì)礦山資源開(kāi)采現(xiàn)狀的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。

（3）對(duì)保有資源儲(chǔ)量的監(jiān)測(cè)。礦山的保有資源儲(chǔ)量是礦山企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)保有資源儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①保有資源儲(chǔ)量是礦山企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)，也是礦山服務(wù)年限判別的主要依據(jù)，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展影響較大；②保有資源儲(chǔ)量間接反映出了礦山資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀。

（4）對(duì)礦山土地資源利用現(xiàn)狀的監(jiān)測(cè)。礦山土地資源現(xiàn)狀的監(jiān)測(cè)是提高土地資源利用率，嚴(yán)禁土地資源濫用濫占的主要途徑。礦山資源開(kāi)采過(guò)程中可形成大量的廢石、廢渣等，極易出現(xiàn)廢石、廢渣的亂堆、亂放等現(xiàn)象，造成大量的土地資源浪費(fèi)。因此，加強(qiáng)礦山土地資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是提高礦山土地資源利用率的主要途徑。

（1）通過(guò)航空攝影測(cè)量技術(shù)獲取礦山范圍內(nèi)的航拍影像數(shù)據(jù)，通過(guò)影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理（畸變修正、旋轉(zhuǎn)、增光、勻光、建金字塔）、空中三角加密測(cè)量等操作后，制作DSM、DOM等產(chǎn)品。

（6）對(duì)礦山復(fù)墾現(xiàn)狀的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。綠色礦山的發(fā)展理念并不是一味的關(guān)閉礦山，而是構(gòu)建“開(kāi)采+復(fù)墾”的綠色發(fā)展模式。針對(duì)已有礦山普遍存在的植被恢復(fù)和復(fù)墾等問(wèn)題，甚至是復(fù)墾的效果等，可通過(guò)航空攝影測(cè)量技術(shù)獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的航拍影像數(shù)據(jù)，可通過(guò)影像數(shù)據(jù)直觀的反映出礦山復(fù)墾現(xiàn)狀。

4 航空攝影測(cè)量在礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

4.1 儀器設(shè)備及參數(shù)確定

由于建設(shè)項(xiàng)目的多樣性，唯一性，每個(gè)建設(shè)項(xiàng)目都有自己獨(dú)特的自然災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、施工難度、意外風(fēng)險(xiǎn)等因素，因此在項(xiàng)目投保階段，應(yīng)針對(duì)本項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面分析，列出可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因素，并對(duì)每種風(fēng)險(xiǎn)因素帶來(lái)的損失程度進(jìn)行分析，借助于保險(xiǎn)合同通用條款和擴(kuò)展條款，對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)因素均進(jìn)行投保。港珠澳大橋項(xiàng)目保險(xiǎn)合同就通過(guò)擴(kuò)展條款將設(shè)計(jì)師風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)防性措施、重新檢測(cè)及試驗(yàn)、海上取消費(fèi)用、沉管隧道損失等多達(dá)54種施工中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了擴(kuò)展投保，在后續(xù)的出險(xiǎn)事件中也證明了上述擴(kuò)展條款對(duì)承包商理賠起著決定性作用，使得出險(xiǎn)后承包商得到更多范圍的賠償。

本次露天礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)所使用的無(wú)人機(jī)設(shè)備為大疆精靈4，選擇在天氣晴朗、無(wú)風(fēng)的條件進(jìn)行拍攝。本次飛行的行高介于120m～150m之間，地面分辨率為0.1m～0.2m之間。航向重疊為60%～65%，旁向重疊為30%～35%，航向覆蓋超出攝區(qū)邊界不少于一條基線。旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線不少于像幅的50%。本次的像控點(diǎn)選擇在清晰的地物上，平面控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn)相對(duì)鄰近基本控制點(diǎn)的平面位置點(diǎn)位中誤差不超過(guò)圖上的0.1mm，高程控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn)相對(duì)鄰近控制點(diǎn)的高程中誤差不超過(guò)0.1m。

4.2 對(duì)露天礦山土地壓占的監(jiān)測(cè)

礦山土地壓占問(wèn)題是露天礦山極為普遍存在的現(xiàn)象，也是阻擋綠色礦山建設(shè)的主要絆腳石。研究區(qū)礦山的土地壓占現(xiàn)狀也極為普遍（圖4）。根據(jù)航空攝影測(cè)量過(guò)程中所獲的影像數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)預(yù)處理和空中三角加密處理的基礎(chǔ)上，制作出礦山及周邊范圍內(nèi)的數(shù)字正射影像圖（DOM）。DOM可以直觀的反映出礦山土地壓占范圍，進(jìn)而可以求得礦山壓占的土地資源數(shù)量等。如某礦山土地占?jí)汗灿?jì)3個(gè)地塊113畝，造成礦區(qū)輕度水土流失面積1.2km

，占礦區(qū)總面積的87.56%；中度水土流失去面積為0.12km

，占礦區(qū)總面積的0.17%。

4.3 露天礦山保有儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)

露天礦山保有儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要通過(guò)以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：

（5）對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。露天礦山在開(kāi)采過(guò)程中不可避免的對(duì)礦山地表的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞，容易造成植被破壞和水土流失、地貌景觀破壞等環(huán)境問(wèn)題。通過(guò)航空攝影測(cè)量技術(shù)能夠獲取礦山及周邊植被覆蓋現(xiàn)狀圖，能夠快速的、直觀的獲取礦山植被覆蓋變化動(dòng)態(tài)。因此，將航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于露天礦山生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，對(duì)促進(jìn)構(gòu)建綠色礦山具有積極的推動(dòng)作用。

航空攝影測(cè)量技術(shù)在露天礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的主要應(yīng)用流程包括航飛計(jì)劃的編制、影像數(shù)據(jù)預(yù)處理（畸變修正、旋轉(zhuǎn)、增光、勻光、建金字塔）、空中三角加密測(cè)量和地形圖編輯等，具體的操作流程見(jiàn)圖1所示。

教師是教育學(xué)生最直接的人，教師為了滿足以上種種需求，就要想辦法提升學(xué)生成績(jī)。但是，大部分教師的思想觀念比較傳統(tǒng)，提升學(xué)生成績(jī)采用的方式比較單一。思想傳統(tǒng)導(dǎo)致教師只是一味地追求成績(jī)，以成績(jī)優(yōu)劣作為衡量學(xué)生優(yōu)秀與否的標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)方式單一，導(dǎo)致教師只會(huì)采用應(yīng)試教學(xué)的方式，增加作業(yè)量，實(shí)行題海戰(zhàn)術(shù)提升學(xué)生成績(jī)。這些問(wèn)題都使學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)過(guò)重。

綜上所述，高中生物探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就是要重新建立學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)施過(guò)程，加強(qiáng)學(xué)生自主認(rèn)知能力的培養(yǎng)，給學(xué)生提供探究性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，養(yǎng)成良好的探究思維方式和學(xué)習(xí)方法，最終提高分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（4）在確定新增采空區(qū)范圍的基礎(chǔ)上，計(jì)算各個(gè)采空區(qū)的塊段體積，可通過(guò)模擬開(kāi)采之前的地形地貌和開(kāi)采后的地形地貌變化而獲得。

（5）在計(jì)算各個(gè)采空區(qū)的塊段體積的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦石的體積密度等計(jì)算新開(kāi)采的礦石量，即礦山保有資源儲(chǔ)量的變化量。

（6）將礦山在有關(guān)部門(mén)登記的保有資源儲(chǔ)量減去新開(kāi)采的資源儲(chǔ)量，就可獲得現(xiàn)階段礦山剩余的保有資源儲(chǔ)量，也可獲得資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀。如某礦山露天資源開(kāi)采現(xiàn)狀見(jiàn)表1。

由表1可知：2021年第四季度期間，礦山的動(dòng)用礦產(chǎn)資源量1.07萬(wàn)m3（2.89萬(wàn)t），其中采出資源量為：1.02萬(wàn)m3（2.75萬(wàn)t），損失資源量為：0.05萬(wàn)m3（0.14萬(wàn)t），損失率5%，屬開(kāi)采損失中的采下?lián)p失。

通過(guò)后現(xiàn)代藝術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的藝術(shù)家嘗試一種脫離現(xiàn)實(shí)的“素材”，而這種素材更加的類(lèi)似于觀念攝影中的照片以及構(gòu)成攝影，因此極大的促進(jìn)了人們對(duì)觀念攝影的重視。例如，美國(guó)的著名攝影藝術(shù)家桑迪· 斯各格蘭德的攝影作品則是通過(guò)超現(xiàn)實(shí)的空間來(lái)給觀眾造成一種奇妙的心理感受。所以說(shuō)觀念攝影的后現(xiàn)代藝術(shù)特征，促使人們可以盡情的對(duì)攝影技術(shù)玩賞，極大的滿足了人們的觀看需求。因此，越來(lái)越多的觀念攝影家通過(guò)攝影來(lái)與傳統(tǒng)觀念發(fā)出挑戰(zhàn)，甚至有的會(huì)形成熱議話題，對(duì)我們的生活產(chǎn)生一定的影響。

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)是人類(lèi)迄今在資源配置中最為有效的方式，其伴隨的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制是經(jīng)濟(jì)活力的源泉，也是提高企業(yè)效率的最佳途徑。市場(chǎng)具有點(diǎn)石成金的魔力，世界上的高收入國(guó)家無(wú)一例外都擁有發(fā)達(dá)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，中國(guó)改革以來(lái)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)奇跡在本質(zhì)上得益于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的引入和不斷拓展。但是市場(chǎng)的有效運(yùn)作需要一系列前提條件，包括法律支持、產(chǎn)權(quán)保護(hù)、公平秩序、充分信息等，這就需要政府提供這些基礎(chǔ)性的支撐。同時(shí)，市場(chǎng)的作用也不是萬(wàn)能的，市場(chǎng)在面臨公共產(chǎn)品、外部性、自然壟斷、非對(duì)稱信息等情形下會(huì)出現(xiàn)失靈，往往需要政府發(fā)揮相應(yīng)的作用。政府正當(dāng)干預(yù)與政府監(jiān)管，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的必要條件，能夠?qū)κ袌?chǎng)經(jīng)濟(jì)和個(gè)人活動(dòng)起催化、促進(jìn)和補(bǔ)充作用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，航空攝影測(cè)量技術(shù)具有效率高、成本低、精度高和成圖快的優(yōu)勢(shì)，在各行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。將該技術(shù)應(yīng)用于露天礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，也具有較好的應(yīng)用效果，如在開(kāi)采邊坡、資源開(kāi)采、保有資源儲(chǔ)量、礦山土地資源利用現(xiàn)狀、礦山生態(tài)環(huán)境和礦山復(fù)墾現(xiàn)狀等方面的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中具有良好的應(yīng)用效果。

[1] 朱正華.無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在礦山監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用——以龍山建筑石料用灰?guī)r礦為例[J].安徽建筑,2021,28(03):170-171.

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