無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在數(shù)字化礦山中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在數(shù)字化礦山中的應(yīng)用

Summary:現(xiàn)階段由于各種現(xiàn)代化、數(shù)字化的監(jiān)測(cè)技術(shù)手段問世，并隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐漸優(yōu)化和完善。無(wú)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(guó)各地地形、地貌信息數(shù)據(jù)采集過(guò)程,同時(shí)形成了智能化、專業(yè)化的顯著特點(diǎn),在目前國(guó)土資源監(jiān)察工作、區(qū)域大氣環(huán)境綜合整治、當(dāng)?shù)財(cái)?shù)字城市建模等業(yè)務(wù)領(lǐng)域,已進(jìn)行了大規(guī)模使用。此外,通過(guò)將無(wú)人機(jī)本身的航拍系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用到本地采礦測(cè)量過(guò)程,還能夠有助于促進(jìn)基礎(chǔ)環(huán)境下地理信息資料的進(jìn)一步優(yōu)化、推進(jìn)本地采礦的數(shù)字化管理體系建立進(jìn)程等。本章還就無(wú)人機(jī)數(shù)字測(cè)量技術(shù)在采礦測(cè)量中的實(shí)際運(yùn)用情況展開了深入研究,以探索該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步深入地研究其實(shí)踐運(yùn)用狀況。Keys:無(wú)人機(jī)；數(shù)字測(cè)量技術(shù)；礦山；測(cè)繪1.前言我國(guó)對(duì)于地質(zhì)監(jiān)測(cè)的手段越來(lái)越趨于數(shù)字化的方向發(fā)展，在數(shù)字化地質(zhì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中,隨著無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用,地質(zhì)監(jiān)測(cè)工作也極大地提高了監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的準(zhǔn)確性,進(jìn)而也推動(dòng)了使用無(wú)人機(jī)測(cè)量作為地質(zhì)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)方向，以謀求地質(zhì)監(jiān)測(cè)工作的更好發(fā)展。所以,在我國(guó)日后的復(fù)雜地形檢測(cè)工作工程和技術(shù)優(yōu)化中,對(duì)地面數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)的工作也需要引進(jìn)無(wú)人機(jī)測(cè)試技術(shù),進(jìn)而充分發(fā)揮這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),帶動(dòng)中國(guó)地面建設(shè)行業(yè)的高速增長(zhǎng)。2.無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的生產(chǎn)過(guò)程無(wú)人機(jī)廣泛應(yīng)用于在各種對(duì)大量野外地質(zhì)地形資料直接進(jìn)行高精度航空攝影遙感及攝影測(cè)量技術(shù)的各種工作測(cè)量領(lǐng)域無(wú)人機(jī)的正常使用操作過(guò)程中,飛行測(cè)量目標(biāo)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(yuǎn)距離的中近景航空工程攝影測(cè)量。攝影測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度范圍通常僅為正負(fù)誤差0.15-0.5m,基本完整地能夠滿足了國(guó)內(nèi)目前高數(shù)字化技術(shù)的三維地形影像在測(cè)量領(lǐng)域中出現(xiàn)的各種精度需求。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的生產(chǎn)過(guò)程如下。首先需要進(jìn)行外業(yè)準(zhǔn)備工作，對(duì)需要進(jìn)行測(cè)繪的地區(qū)進(jìn)行資料的手機(jī)，同時(shí)需要結(jié)合收集到的地形圖等資料來(lái)進(jìn)行無(wú)人機(jī)測(cè)繪方案的制定，對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪的分辨率、飛行高度等進(jìn)行確定。需要進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)測(cè)繪的過(guò)程當(dāng)中，需要結(jié)合測(cè)繪的地區(qū)面積來(lái)進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)，進(jìn)而按照設(shè)計(jì)的方案從不同的角度進(jìn)行地形數(shù)據(jù)的采集。其次就是內(nèi)業(yè)工作，內(nèi)業(yè)空三加密、生成點(diǎn)云、建立實(shí)景三維模型等操作均可待數(shù)碼傾斜影像導(dǎo)入軟件后由軟件自動(dòng)解算完成，通過(guò)多視影像聯(lián)合平差技術(shù)進(jìn)行傾斜影像區(qū)域網(wǎng)平差、多視影像密集匹配技術(shù)得到高精度高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，還可以采用聯(lián)機(jī)運(yùn)算縮短數(shù)據(jù)處理時(shí)間。最后就是驗(yàn)收的工作，需要對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，由質(zhì)監(jiān)部門來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范性，驗(yàn)收合格之后就能夠進(jìn)行使用。3.無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的成果3.1礦體建模的應(yīng)用成果在礦體建模當(dāng)中，傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)采集的數(shù)據(jù)不能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)化的礦體建模，尤其是在三維建模當(dāng)中，只有借助無(wú)人即測(cè)繪技術(shù)，通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍圖片數(shù)據(jù)的收集，獲取三維模型構(gòu)建需要的線、面以及空間等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在礦山正射影像畫件的立體描繪分析過(guò)程中繪制得到礦區(qū)地貌分布的立體三維圖形,并將通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)該三維立體圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)可視化加工處理,以保證真正完整還原整個(gè)礦山環(huán)境的地質(zhì)影像信息,讓國(guó)家有關(guān)部門工作人員們更直觀清楚地能夠認(rèn)識(shí)到所被拍攝記錄到區(qū)域的三維地貌特征,并將綜合地對(duì)這個(gè)區(qū)域環(huán)境地貌和地域人文氣息也進(jìn)行作了解析,以便我們更直觀明了清楚地可以看到整個(gè)地表結(jié)構(gòu)全貌特征和整個(gè)地質(zhì)影像分布上的特點(diǎn)。3.2礦山儲(chǔ)量消耗與管理和利用的應(yīng)用成果在礦山資源的儲(chǔ)藏管理當(dāng)中，傳統(tǒng)的額檢測(cè)方式難度較大，同時(shí)對(duì)于儲(chǔ)量以及消耗數(shù)據(jù)的更新也不夠及時(shí)。目前在礦山儲(chǔ)量消耗當(dāng)中對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，就能夠減少礦山儲(chǔ)量管理和監(jiān)測(cè)的難度，并且無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)還能夠滿足多種比例尺的成圖要求，更好的保障數(shù)據(jù)信息采集的及時(shí)性及準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山儲(chǔ)量消耗和管理的目的。相比于其他的一些信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在礦山儲(chǔ)量消耗和管理應(yīng)用當(dāng)中是一種性價(jià)比較高的方法，同時(shí)還具有高分辨遙感影像快速獲取的特點(diǎn)。必須在新疆礦山資源的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)當(dāng)中，就很好的將無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)得到應(yīng)用，通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取礦山的數(shù)據(jù)，進(jìn)而利用數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山儲(chǔ)量的評(píng)估，具有較高的可信度及靈活性，更好的促進(jìn)對(duì)新疆礦山資源的開發(fā)與利用。隨著無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的成熟與智能化，用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)礦山的動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)查研究，達(dá)到項(xiàng)目的高效率及高精度，能精準(zhǔn)的采集到變化數(shù)據(jù)信息，為礦產(chǎn)資源的綜合管理等項(xiàng)目提供了先進(jìn)的技術(shù)與時(shí)效性。3.3開采設(shè)計(jì)的應(yīng)用成果在當(dāng)前信息化時(shí)代的背景下，能夠積極的將無(wú)人測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用到礦山的開采設(shè)計(jì)當(dāng)中，進(jìn)而更好的推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)開發(fā)工作的順利開展。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在礦山開采設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用主要包含了數(shù)據(jù)獲取、攝影檢測(cè)、像控點(diǎn)測(cè)量、空三加密、DEM和DOM制造等方面的內(nèi)容。通過(guò)具有科學(xué)性以及合理性的地形圖像控點(diǎn)后在進(jìn)行無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)量工作,才能夠保證得到最理想的圖象效果和數(shù)值,否則就會(huì)造成質(zhì)量較低的地質(zhì)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果,或者根本取得的數(shù)據(jù)結(jié)果和測(cè)量結(jié)果都與實(shí)際數(shù)據(jù)有著較大的誤差，從而無(wú)法將數(shù)據(jù)結(jié)果投入使用,且浪費(fèi)了大量的時(shí)間、浪費(fèi)人力和物力。利用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦山開采設(shè)計(jì)范圍的監(jiān)測(cè)，是否存在越界開采的行為，通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)，能夠更加真實(shí)的反映出開采設(shè)計(jì)的情況，更好的實(shí)現(xiàn)了礦山開采設(shè)計(jì)的智能化、信息化。3.4作業(yè)推進(jìn)的應(yīng)用成果運(yùn)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)高分辨率的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解算從而滿足成果的精度要求，也能夠提高測(cè)量任務(wù)的進(jìn)度及成果交付效率，結(jié)合各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)的無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在應(yīng)用到地籍測(cè)繪中在合適不過(guò)了。在礦山作業(yè)當(dāng)中，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)也能夠極大的推進(jìn)作業(yè)的進(jìn)度，更好的提升作業(yè)的效率。在礦山作業(yè)當(dāng)中，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠加強(qiáng)對(duì)礦山的政治和管理、更好的為礦山的建設(shè)提供數(shù)據(jù)、不斷的加強(qiáng)對(duì)我國(guó)礦山資源的保護(hù)和利用。深圳飛馬機(jī)器人科技有限公司生產(chǎn)的D2000無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)，該無(wú)人機(jī)搭載了全方位高清的數(shù)碼相機(jī)，可以快速有效的采集到畫質(zhì)高清的地形數(shù)據(jù)和信息，并且該飛行平臺(tái)具有GPS功能和對(duì)地面控制點(diǎn)的設(shè)置功能，可以對(duì)地形的信息進(jìn)行精確的繪制和測(cè)量，并且可以將測(cè)量誤差控制在幾厘米以內(nèi)。通過(guò)這一先進(jìn)的無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)，深圳飛馬機(jī)器人科技有限公司接受了許多礦山地理信息繪測(cè)相關(guān)的工作，經(jīng)實(shí)踐證明D2000無(wú)人機(jī)在礦山繪測(cè)作業(yè)中的表現(xiàn)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(yīng)用成果在礦山的開采工作當(dāng)中，對(duì)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(dāng)中，就可以借助無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)來(lái)對(duì)礦山開采的情況進(jìn)行拍攝，拍攝在礦山開采當(dāng)中可能存在的安全隱患點(diǎn)視頻以及照片，進(jìn)而更好的促進(jìn)礦山開采安全監(jiān)督和管理工作的開展。借助無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)礦山開采監(jiān)管系統(tǒng)，用先進(jìn)的信息化技術(shù)，獲取礦山開采的數(shù)據(jù)，進(jìn)而更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山開采的安全監(jiān)督管理。在安全施工的監(jiān)督管理當(dāng)中，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地進(jìn)行管理、對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別和安全管理，在無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的幫助下，能夠拍攝出更加清洗的礦山資源開采施工現(xiàn)場(chǎng)的圖片，根號(hào)的對(duì)一些不規(guī)范的施工行為進(jìn)行管理。除此之外，在施工的現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源也有很多，而在安全監(jiān)督和管理的過(guò)程當(dāng)中，最重要的就是對(duì)危險(xiǎn)源的識(shí)別和防范，借助無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)可以對(duì)危險(xiǎn)源的分布以及防范情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保能夠滿足安全施工的要求，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全警戒線、防護(hù)棚等危險(xiǎn)防范措施的落實(shí)情況進(jìn)行監(jiān)督，更好的確保安全施工的順利開展。4無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在數(shù)字化礦山體系建立中的應(yīng)用實(shí)例該礦位于西南部群山之間，屬于山區(qū)地形。待測(cè)區(qū)域位于礦井西北方向，長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(yù)計(jì)飛行時(shí)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(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。4.2地面控制根據(jù)1:500、1:1000、1:2000面積地形圖上航空攝影測(cè)量說(shuō)明書的要求，對(duì)本次測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)目視控制點(diǎn)進(jìn)行了規(guī)范設(shè)置。共設(shè)置了39個(gè)水平高度，所有視頻監(jiān)控點(diǎn)都是通用的。通過(guò)GPS-CORS網(wǎng)絡(luò)，需要測(cè)量和導(dǎo)航的用戶通過(guò)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)獲取代碼/載頻相位偏移校正信息，從而實(shí)時(shí)計(jì)算移動(dòng)站的精確點(diǎn)。平面坐標(biāo)系采用CGCSS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，高程系采用1985[4]國(guó)家高程標(biāo)志.4.3空三加密無(wú)人機(jī)管家智拼圖運(yùn)行后，將實(shí)現(xiàn)空三加密。加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)以及圖像的外部方位要素可以通過(guò)地面控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，地面控制點(diǎn)數(shù)量較少，操作相對(duì)方便。4.4成果精度分析在分析方程結(jié)果時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守《數(shù)字航空攝影在低空應(yīng)用規(guī)則》。在這種情況下，無(wú)人機(jī)有一個(gè)普通的數(shù)碼相機(jī)，相對(duì)高度為1067米。通過(guò)校正加密進(jìn)行校正后，立體精度可以達(dá)到1:2000的標(biāo)準(zhǔn)要求，分辨率相對(duì)較高。無(wú)論是衛(wèi)星還是傳統(tǒng)的航空測(cè)量都不能提供這種效果。此外，在本次無(wú)人機(jī)飛行中，獲得的數(shù)據(jù)絕對(duì)符合相對(duì)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(jié)論：該系統(tǒng)具有極大的潛力，可以通過(guò)適當(dāng)放開地面分辨率提高布局精度，提高飛行高度，并通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行小規(guī)模地形測(cè)量[5-8]。結(jié)束語(yǔ)隨著無(wú)人機(jī)設(shè)備數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的不斷成熟，目前，其在現(xiàn)代測(cè)繪領(lǐng)域快速生產(chǎn)體系建設(shè)中的實(shí)踐作用日益突出，能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害的突發(fā)，也能有效補(bǔ)充當(dāng)?shù)氐V山管理決策過(guò)程，建立基本的技術(shù)和信息數(shù)據(jù)庫(kù)。在進(jìn)一步發(fā)展無(wú)人機(jī)低空航拍系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、信息采集過(guò)程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)?shù)夭傻V作業(yè)和礦產(chǎn)資源保護(hù)情況，分析測(cè)繪和結(jié)果處理過(guò)程，優(yōu)化新油田數(shù)字地形圖更新等實(shí)踐要素，如優(yōu)化數(shù)字地形圖更新，不斷推進(jìn)無(wú)人裝備數(shù)字化測(cè)量方法在地方礦山工程中的大規(guī)模應(yīng)用。Reference[1]劉威,裴志,張雷.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在礦區(qū)測(cè)繪中的應(yīng)用[J].世界有色金屬,2019(16):2.[2]張彥紅,苗新濤,阮曉雨.無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在礦山勘查設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)