無人機測繪技術在數字化礦山中的應用

無人機測繪技術在數字化礦山中的應用

Summary:現階段由于各種現代化、數字化的監(jiān)測技術手段問世，并隨著社會經濟的發(fā)展逐漸優(yōu)化和完善。無人駕駛航空器本身的中低空飛行和航攝工作系統(tǒng),也開始正式納入到了我國各地地形、地貌信息數據采集過程,同時形成了智能化、專業(yè)化的顯著特點,在目前國土資源監(jiān)察工作、區(qū)域大氣環(huán)境綜合整治、當地數字城市建模等業(yè)務領域,已進行了大規(guī)模使用。此外,通過將無人機本身的航拍系統(tǒng)技術運用到本地采礦測量過程,還能夠有助于促進基礎環(huán)境下地理信息資料的進一步優(yōu)化、推進本地采礦的數字化管理體系建立進程等。本章還就無人機數字測量技術在采礦測量中的實際運用情況展開了深入研究,以探索該技術的優(yōu)點,并在此基礎上進一步深入地研究其實踐運用狀況。Keys:無人機；數字測量技術；礦山；測繪1.前言我國對于地質監(jiān)測的手段越來越趨于數字化的方向發(fā)展，在數字化地質監(jiān)測過程中,隨著無人機攝影測量技術的廣泛應用,地質監(jiān)測工作也極大地提高了監(jiān)測項目的準確性,進而也推動了使用無人機測量作為地質監(jiān)測的重點方向，以謀求地質監(jiān)測工作的更好發(fā)展。所以,在我國日后的復雜地形檢測工作工程和技術優(yōu)化中,對地面數據進行檢測的工作也需要引進無人機測試技術,進而充分發(fā)揮這項技術的優(yōu)勢,帶動中國地面建設行業(yè)的高速增長。2.無人機測繪技術的生產過程無人機廣泛應用于在各種對大量野外地質地形資料直接進行高精度航空攝影遙感及攝影測量技術的各種工作測量領域無人機的正常使用操作過程中,飛行測量目標高度誤差一般為大約或僅約為高于地表的40-1000m,屬于一種遠距離的中近景航空工程攝影測量。攝影測量系統(tǒng)的測量精度范圍通常僅為正負誤差0.15-0.5m,基本完整地能夠滿足了國內目前高數字化技術的三維地形影像在測量領域中出現的各種精度需求。無人機測繪技術的生產過程如下。首先需要進行外業(yè)準備工作，對需要進行測繪的地區(qū)進行資料的手機，同時需要結合收集到的地形圖等資料來進行無人機測繪方案的制定，對無人機測繪的分辨率、飛行高度等進行確定。需要進行像控點的布設，在進行無人機測繪的過程當中，需要結合測繪的地區(qū)面積來進行像控點的布設，進而按照設計的方案從不同的角度進行地形數據的采集。其次就是內業(yè)工作，內業(yè)空三加密、生成點云、建立實景三維模型等操作均可待數碼傾斜影像導入軟件后由軟件自動解算完成，通過多視影像聯合平差技術進行傾斜影像區(qū)域網平差、多視影像密集匹配技術得到高精度高密度點云數據，還可以采用聯機運算縮短數據處理時間。最后就是驗收的工作，需要對無人機測繪到的各項數據來進行檢驗，由質監(jiān)部門來檢驗數據的規(guī)范性，驗收合格之后就能夠進行使用。3.無人機測繪技術的成果3.1礦體建模的應用成果在礦體建模當中，傳統(tǒng)的測繪技術采集的數據不能夠實現精細化的礦體建模，尤其是在三維建模當中，只有借助無人即測繪技術，通過無人機航拍圖片數據的收集，獲取三維模型構建需要的線、面以及空間等各項數據，在礦山正射影像畫件的立體描繪分析過程中繪制得到礦區(qū)地貌分布的立體三維圖形,并將通過計算機技術對該三維立體圖像數據進行計算機可視化加工處理,以保證真正完整還原整個礦山環(huán)境的地質影像信息,讓國家有關部門工作人員們更直觀清楚地能夠認識到所被拍攝記錄到區(qū)域的三維地貌特征,并將綜合地對這個區(qū)域環(huán)境地貌和地域人文氣息也進行作了解析,以便我們更直觀明了清楚地可以看到整個地表結構全貌特征和整個地質影像分布上的特點。3.2礦山儲量消耗與管理和利用的應用成果在礦山資源的儲藏管理當中，傳統(tǒng)的額檢測方式難度較大，同時對于儲量以及消耗數據的更新也不夠及時。目前在礦山儲量消耗當中對無人機測繪技術的應用，就能夠減少礦山儲量管理和監(jiān)測的難度，并且無人機測繪技術還能夠滿足多種比例尺的成圖要求，更好的保障數據信息采集的及時性及準確性，進而實現對礦山儲量消耗和管理的目的。相比于其他的一些信息化監(jiān)測技術，無人機測繪技術在礦山儲量消耗和管理應用當中是一種性價比較高的方法，同時還具有高分辨遙感影像快速獲取的特點。必須在新疆礦山資源的儲量動態(tài)監(jiān)測當中，就很好的將無人機測繪技術得到應用，通過無人機獲取礦山的數據，進而利用數據來實現對礦山儲量的評估，具有較高的可信度及靈活性，更好的促進對新疆礦山資源的開發(fā)與利用。隨著無人機遙感技術的成熟與智能化，用無人機遙感技術對礦山的動態(tài)情況進行實時調查研究，達到項目的高效率及高精度，能精準的采集到變化數據信息，為礦產資源的綜合管理等項目提供了先進的技術與時效性。3.3開采設計的應用成果在當前信息化時代的背景下，能夠積極的將無人測繪技術應用到礦山的開采設計當中，進而更好的推動我國礦產開發(fā)工作的順利開展。無人機測繪技術在礦山開采設計當中的應用主要包含了數據獲取、攝影檢測、像控點測量、空三加密、DEM和DOM制造等方面的內容。通過具有科學性以及合理性的地形圖像控點后在進行無人機的數據測量工作,才能夠保證得到最理想的圖象效果和數值,否則就會造成質量較低的地質測量數據結果,或者根本取得的數據結果和測量結果都與實際數據有著較大的誤差，從而無法將數據結果投入使用,且浪費了大量的時間、浪費人力和物力。利用無人機測繪技術能夠實現對礦山開采設計范圍的監(jiān)測，是否存在越界開采的行為，通過無人機測繪技術獲取的數據，能夠更加真實的反映出開采設計的情況，更好的實現了礦山開采設計的智能化、信息化。3.4作業(yè)推進的應用成果運用無人機遙感技術高分辨率的影像數據進行解算從而滿足成果的精度要求，也能夠提高測量任務的進度及成果交付效率，結合各項優(yōu)勢的無人機遙感技術在應用到地籍測繪中在合適不過了。在礦山作業(yè)當中，無人機測繪技術也能夠極大的推進作業(yè)的進度，更好的提升作業(yè)的效率。在礦山作業(yè)當中，無人機測繪技術能夠加強對礦山的政治和管理、更好的為礦山的建設提供數據、不斷的加強對我國礦山資源的保護和利用。深圳飛馬機器人科技有限公司生產的D2000無人機飛行平臺，該無人機搭載了全方位高清的數碼相機，可以快速有效的采集到畫質高清的地形數據和信息，并且該飛行平臺具有GPS功能和對地面控制點的設置功能，可以對地形的信息進行精確的繪制和測量，并且可以將測量誤差控制在幾厘米以內。通過這一先進的無人機飛行平臺，深圳飛馬機器人科技有限公司接受了許多礦山地理信息繪測相關的工作，經實踐證明D2000無人機在礦山繪測作業(yè)中的表現十分出色，即使遇到了惡劣的天氣也能如期的完成信息采集工作。3.5安全施工監(jiān)督與管理的應用成果在礦山的開采工作當中，對于日常安全施工的監(jiān)督和管理工作也是十分重要的，尤其是在露天礦山的安全巡查工作當中，就可以借助無人機測繪技術來對礦山開采的情況進行拍攝，拍攝在礦山開采當中可能存在的安全隱患點視頻以及照片，進而更好的促進礦山開采安全監(jiān)督和管理工作的開展。借助無人機測繪技術來設計礦山開采監(jiān)管系統(tǒng)，用先進的信息化技術，獲取礦山開采的數據，進而更好的實現對礦山開采的安全監(jiān)督管理。在安全施工的監(jiān)督管理當中，無人機測繪技術能夠對施工現場的場地進行管理、對危險源進行識別和安全管理，在無人機測繪技術的幫助下，能夠拍攝出更加清洗的礦山資源開采施工現場的圖片，根號的對一些不規(guī)范的施工行為進行管理。除此之外，在施工的現場危險源也有很多，而在安全監(jiān)督和管理的過程當中，最重要的就是對危險源的識別和防范，借助無人機測繪技術可以對危險源的分布以及防范情況進行監(jiān)測，確保能夠滿足安全施工的要求，對施工現場安全警戒線、防護棚等危險防范措施的落實情況進行監(jiān)督，更好的確保安全施工的順利開展。4無人機航測技術在數字化礦山體系建立中的應用實例該礦位于西南部群山之間，屬于山區(qū)地形。待測區(qū)域位于礦井西北方向，長4226米，寬3678米，面積15.53平方公里，主要地形為南北低，平均海拔最低511米，海拔最高1233米。4.1航線設計本次航行面向南北，共有32條航線，分辨率7.5cm，航線間距135m。航向和旁向重疊度分別為80%和70%，航行高度480m，預計飛行時間157分鐘。所有航線共拍攝了858張航拍照片，其中27張使用GPS飛行控制系統(tǒng)，可在曝光點進行實時監(jiān)控。4.2地面控制根據1:500、1:1000、1:2000面積地形圖上航空攝影測量說明書的要求，對本次測量的現場目視控制點進行了規(guī)范設置。共設置了39個水平高度，所有視頻監(jiān)控點都是通用的。通過GPS-CORS網絡，需要測量和導航的用戶通過現有的數據傳輸網絡和無線數據傳輸網絡獲取代碼/載頻相位偏移校正信息，從而實時計算移動站的精確點。平面坐標系采用CGCSS2000國家大地坐標系，高程系采用1985[4]國家高程標志.4.3空三加密無人機管家智拼圖運行后，將實現空三加密。加密點的地面坐標以及圖像的外部方位要素可以通過地面控制點實現，地面控制點數量較少，操作相對方便。4.4成果精度分析在分析方程結果時，應嚴格遵守《數字航空攝影在低空應用規(guī)則》。在這種情況下，無人機有一個普通的數碼相機，相對高度為1067米。通過校正加密進行校正后，立體精度可以達到1:2000的標準要求，分辨率相對較高。無論是衛(wèi)星還是傳統(tǒng)的航空測量都不能提供這種效果。此外，在本次無人機飛行中，獲得的數據絕對符合相對方位和加密要求，雖然解密誤差影響平面精度，但不影響高空精度。此外，可以得出這樣的結論：該系統(tǒng)具有極大的潛力，可以通過適當放開地面分辨率提高布局精度，提高飛行高度，并通過無人機技術進行小規(guī)模地形測量[5-8]。結束語隨著無人機設備數字化測量技術的不斷成熟，目前，其在現代測繪領域快速生產體系建設中的實踐作用日益突出，能夠應對當地地質災害的突發(fā)，也能有效補充當地礦山管理決策過程，建立基本的技術和信息數據庫。在進一步發(fā)展無人機低空航拍系統(tǒng)基本結構、信息采集過程特點的基礎上，根據當地采礦作業(yè)和礦產資源保護情況，分析測繪和結果處理過程，優(yōu)化新油田數字地形圖更新等實踐要素，如優(yōu)化數字地形圖更新，不斷推進無人裝備數字化測量方法在地方礦山工程中的大規(guī)模應用。Reference[1]劉威,裴志,張雷.無人機遙感技術在礦區(qū)測繪中的應用[J].世界有色金屬,2019(16):2.[2]張彥紅,苗新濤,阮曉雨.無人機測繪技術在礦山勘查設計中的應用[J].建筑工程技術與設計