摘要：露天礦山的開采過程中，需要進行開采范圍、動用儲量監(jiān)測，傳統(tǒng)監(jiān)測方法效率低下。提出了使用無人機（UnmannedAerialVehicle，UAV）低空攝影技術進行露天礦山開采監(jiān)測的方法，介紹了無人機低空攝影測量的工作流程，分析了無人機攝影數據在開采范圍、動用儲量監(jiān)測中的應用，并對測量精度進行了檢核和分析。無人機低空攝影測量具有機動靈活、測量效率高、測量成果豐富等有點，提高了露天礦山開采監(jiān)測的效率。
關鍵詞：無人機；攝影測量；露天礦山；監(jiān)測
露天礦產資源的無序開發(fā)利用，造成了嚴重的資源浪費，破壞了自然環(huán)境，并可能引發(fā)地質災害。近年來，國土、環(huán)保等相關部門加大了露天礦產資源開采監(jiān)管力度，主要對露天礦山的開采范圍、開采標高和動用儲量進行監(jiān)測。然而，露天礦區(qū)多位于偏遠地區(qū)，交通不便，環(huán)境惡劣，且由于開采的原因，地形不規(guī)則、很多區(qū)域難以抵達，監(jiān)管難度大，周期長，探討更加高效的監(jiān)管方式非常必要。無人機低空攝影測量技術可以在低空完成對地面的拍攝，受地形限制小，機動靈活，減少了野外工作量，降低了工作難度，極大提高了測量效率。目前，無人機低空攝影測量技術已經在基礎地理信息更新、確權登記發(fā)證、國土資源調查、工程測量、環(huán)境保護等領域得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。無人機低空攝影測量可快速獲取高精度的數字高程模型（DEM）和數字正射影像圖（DOM），將無人機低空攝影測量技術應用于露天礦山開采監(jiān)測中，可以從空中監(jiān)視、無人到達目標區(qū)可以取證，有效地實現監(jiān)管。與其它監(jiān)測方法相比，無人機低空攝影測量技術具有不可比擬的優(yōu)勢[1-3]。
1無人機系統(tǒng)簡介
無人機系統(tǒng)由無人機機體、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、數據鏈系統(tǒng)組成。發(fā)射回收系統(tǒng)保證無人機順利升空，在執(zhí)行完任務后安全回落地面；飛控系統(tǒng)主要實現對無人機的飛行控制，包括任務設置、飛行中緊急情況控制、降落及數據傳輸等；數據鏈系統(tǒng)主要傳輸遙控指令，以及無人機接收、發(fā)送信息等，以保證及時有效反饋信息。無人機載負數碼相機等數字遙感設備進行拍攝，實現對地理信息的實時調查與監(jiān)測。無人機低空攝影測量彌補了傳統(tǒng)航空攝影測量的缺點，成為傳統(tǒng)航空攝影測量的有力補充，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)，快速獲取高分辨率影像具有明顯的優(yōu)勢[4]。
2基于無人機低空攝影測量的露天礦山開采監(jiān)測
2.1無人機低空攝影測量數據獲取流程基于無人機低空攝影測量技術獲取DLG、DEM、DOM的工作流程見圖12.1.1無人機低空攝影測量方案首先進行測區(qū)踏勘與調查，根據航攝比例尺、測區(qū)高程選擇合適的航高。本項目要求獲取的真彩色相片分辨率為0.06m，無人機低空攝影測量時保持航帶內80%重疊，航帶間60%重疊。2.1.2相控點測量采用選擇明顯地物點與野外鋪地標點相結合的方式選擇相控點，相控點的布設需要滿足無人機低空攝影測量的要求，并適當多布設部分相控點，用于精度檢核。相控點采用HNCORS網絡RTK測量，每點均獨立測量兩次取平均值作為相控點坐標成果。2.1.3空三加密使用光束法進行空中三角測量，根據外業(yè)提供控制測量結果，內業(yè)解算定向點的平面坐標和高程值。2.1.4DEM和DOM的制作空三加密完成后，基于空三加密成果，密集匹配點云，生成測區(qū)的三維點云數據，并根據點云數據生成測區(qū)DEM，見圖2。根據外方位元素和DEM對每個像對進行數字微分糾正，得到DOM，經鑲嵌、圖廓裁切、色彩平衡處理、圖廓整飾等步驟，生成項目區(qū)DOM。2.2開采范圍監(jiān)測開采范圍監(jiān)測重點監(jiān)測露天礦山的開采面積，是否越界開采等。根據無人機低空攝影測量得到的DOM，提取露天礦山的開采邊界，并與采礦權證礦界坐標對比，判斷是否越界開采。目前，無人機低空攝影測量平面精度可以達到厘米級，可以滿足開采范圍監(jiān)測的精度要求。2.3動用儲量監(jiān)測根據兩次無人機低空攝影測量得到的露天礦山DEM數據，可以方便的進行露天礦山動用儲量監(jiān)測。動用儲量計算可以使用ArcGISDesktop軟件，利用柵格區(qū)域統(tǒng)計工具對差值面的各項參數進行統(tǒng)計計算，從而得到動用儲量數據。由于無人機低空攝影測量得到的DEM精度較高，且點云密度較大，真實反應了露天礦山的開采情況，計算數據精度較高。2.4無人機低空攝影測量精度為了驗證空三加密精度，統(tǒng)計加密點標準差。測區(qū)加密點標準差如表1所示。從礦區(qū)選擇典型地物點，使用HNCORS網絡RTK測量，得到地物點的平面坐標和高程，與無人機低空攝影測量成果進行對比，并以HNCORS網絡RTK測量成果為真值，評定無人機低空攝影測量的精度，結果見表2。
| 發(fā)表評論 | ||
