無人機(jī)在礦山監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用詳解演示文稿

無人機(jī)在礦山監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)優(yōu)選無人機(jī)在礦山監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用目前二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)1.礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)與生態(tài)重建的需求3目前三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)礦山環(huán)境問題采礦活動(dòng)破壞了大量耕地和建設(shè)用地因采礦及各類廢渣、廢石堆置等，全國累計(jì)侵占土地達(dá)586萬公頃，破壞森林106萬公頃，破壞草地26．3萬公頃。地表植被破壞和大量堆放的尾礦，導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失和土地荒漠化。如準(zhǔn)格爾煤田土地沙化面積已占煤田面積的21％。4目前四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)礦山環(huán)境問題采礦直接誘發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害和次生地質(zhì)災(zāi)害

調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，到2005年底全國礦山開采共引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害12379起，造成4251人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失161.6億元。其中，因礦山開采引發(fā)地面塌陷4500多處、地裂縫3000多處、崩塌1000多處。全國因采礦活動(dòng)形成采空區(qū)面積約80.96萬公頃，引發(fā)地面塌陷面積35.22萬公頃，占?jí)汉推茐耐恋孛娣e143.9萬公頃。5河南省2006年礦山地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)表目前五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)

礦山環(huán)境問題廢氣、粉塵、廢渣排放產(chǎn)生大氣污染和酸雨

煤炭采礦行業(yè)廢氣排放量占全國工業(yè)廢氣排放量的5.7％，其中有害物排放量為每年73．13萬噸，主要是煙塵、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳，使礦山地區(qū)遭受不同程度的污染。因二氧化硫污染導(dǎo)致的酸雨區(qū)面積占國土面積30％以上。破壞自然地貌景觀，影響整個(gè)地區(qū)環(huán)境的完整性6目前六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)

礦山環(huán)境問題采礦產(chǎn)生各種水環(huán)境問題

采礦使礦區(qū)水均衡遭受破壞，如山西省因采煤造成18個(gè)縣26萬人吃水困難，30萬畝水田變成旱地，全省井泉減少3000多處。另據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，因廢渣、尾礦造成水體嚴(yán)重污染的有色金屬礦山達(dá)30多座。7目前七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)礦山環(huán)境問題8目前八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)無人機(jī)低空遙感礦山監(jiān)測(cè)目標(biāo)

利用無人機(jī)低空遙感技術(shù)，可以在礦山開發(fā)狀況、礦山環(huán)境等多目標(biāo)遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作的以下方面發(fā)揮作用:礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況調(diào)查

包括礦產(chǎn)開采點(diǎn)位置(井口位置)、開采狀態(tài)(開采或關(guān)閉)、開采礦種(煤、鐵…)、開采方式(露天、地下)、占地范圍與土地類型、固體廢棄物堆積范圍和占用土地類型等。9目前九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)無人機(jī)低空遙感礦山監(jiān)測(cè)目標(biāo)礦產(chǎn)資源開發(fā)引發(fā)的災(zāi)害

包括地面沉陷范圍、地裂縫長(zhǎng)度、塌陷坑位置、山體陷裂(垮塌)范圍、崩塌位置、滑坡位置、河道淤塞長(zhǎng)度(位置)及煤田(矸石堆)自燃范圍等。礦山生態(tài)環(huán)境信息

包括被破壞的土地范圍、受損植被范圍、粉塵污染范圍、水體污染范圍、荒漠化范圍、土地復(fù)墾范圍及礦山環(huán)境治理效果等。10目前十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)UAV遙感平臺(tái)無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求（國家測(cè)繪局2010發(fā)布）固定翼輕型無人機(jī)(UnmannedAirVehicle,無人駕駛航空飛行器)為飛行平臺(tái)、數(shù)碼相機(jī)為信息獲取設(shè)備、能用于測(cè)繪成果生產(chǎn)的無人機(jī)航攝系統(tǒng)旋翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)、無人飛艇航攝系統(tǒng)112.無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)概述目前十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)系統(tǒng)基本構(gòu)成12飛行平臺(tái)飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)射與回收系統(tǒng)野外保障裝備系統(tǒng)構(gòu)成附設(shè)設(shè)備目前十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)2.1無人機(jī)攝影測(cè)量(UAV)13需求驅(qū)動(dòng)作為城市精細(xì)三維數(shù)據(jù)獲取的主要來源之一,大比例尺、高分辨率的航空遙感影像需求日趨顯著?，F(xiàn)有的衛(wèi)星遙感技術(shù)雖然能夠獲取大區(qū)域的空間地理信息,但受回歸周期、軌道高度、氣象等因素影響,遙感數(shù)據(jù)分辨率和時(shí)相難以保證。載人飛機(jī)航空遙感受空域管制、氣候等因素的影響較大,缺乏機(jī)動(dòng)快速能力,同時(shí)使用成本較高,因此在滿足精細(xì)城市三維信息獲取的要求方面存在局限。目前十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)技術(shù)驅(qū)動(dòng)UAV遙感平臺(tái)的出現(xiàn)為地理國情監(jiān)測(cè)及應(yīng)急指揮需求，提供了一種新的技術(shù)途徑。UAV無人駕駛,由地面遙控站通過無線電通信控制飛機(jī)的起飛、到達(dá)指定空域、實(shí)行遙感操作、以及返回遙控站降落等操作?？蓪?shí)現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)域圖像的實(shí)時(shí)獲取、空中偵察與目標(biāo)搜索、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海區(qū)巡視、救援指揮、有毒污染地區(qū)空中監(jiān)測(cè)等多種載人機(jī)無法完成或不易完成的任務(wù)。142.1無人機(jī)攝影測(cè)量(UAV)目前十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)2.2無人機(jī)攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)與不足優(yōu)勢(shì)具有機(jī)動(dòng)性、靈活性和安全性分辨率高、多角度（視角）性能優(yōu)異低成本不足像幅小基高比小姿態(tài)不穩(wěn)定非專業(yè)相機(jī)15目前十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：具有機(jī)動(dòng)性、靈活性和安全性無需專用起降場(chǎng)地，升空準(zhǔn)備時(shí)間短、容易操控，特別適合在建筑物密集的城市地區(qū)和地形復(fù)雜地區(qū)以及南方丘陵、多云地區(qū)應(yīng)用。能夠在危險(xiǎn)和惡劣環(huán)境下(如森林火災(zāi)、火山爆發(fā)等)直接獲取影像，即便是設(shè)備出現(xiàn)故障，發(fā)生墜機(jī)也無人身傷害。目前十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：分辨率高、多角度數(shù)碼成像設(shè)備具備垂直與傾斜攝影能力，可低空多角度攝影獲取建筑物側(cè)面的紋理信息，彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感和普通航空攝影遇到的高層建筑遮擋問題?？臻g分辨率能達(dá)到分米甚至厘米級(jí)，可用于構(gòu)建高精度數(shù)字地面模型及三維立體景觀圖的制作。目前十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：性能優(yōu)異可按預(yù)定航線在航高50米到1000米范圍內(nèi)自主飛行、拍攝，飛行高度控制精度達(dá)到10米。在陰云下飛行也可獲取光學(xué)影像，且逼真度超過雷達(dá)影像（即不受高度限制，不受山區(qū)低云的影響）。目前十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：低成本UAV系統(tǒng)及傳感器成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于與其它遙感系統(tǒng)，一般的單位和個(gè)人都有能力負(fù)擔(dān)。對(duì)數(shù)據(jù)后處理設(shè)備要求不高、費(fèi)用低，不需要像傳統(tǒng)航攝測(cè)量那樣需配置專用的數(shù)字化處理設(shè)備。目前十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)存在的不足像幅小、基高比小 相同的重疊度情況下，需要更多的控制點(diǎn)。姿態(tài)不穩(wěn)定 旋偏角、俯仰、滾動(dòng)，甚至導(dǎo)致連接有問題。非專業(yè)可量測(cè)相機(jī)

光敏度、像點(diǎn)位移、鏡頭畸變、其它未知的系統(tǒng)誤差。目前二十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)

3.無人機(jī)航攝實(shí)例—潞安礦區(qū)確定拍攝范圍相機(jī)幾何定標(biāo)航線設(shè)計(jì)控制點(diǎn)布設(shè)影像數(shù)據(jù)處理目前二十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)航攝參數(shù)飛行區(qū)域：10km2飛行高度：航高500m使用相機(jī)：EOS5DMarkII航飛時(shí)間：2010.09天氣狀況：晴朗目前二十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)拍攝范圍23目前二十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)測(cè)區(qū)地形測(cè)區(qū)位于丘陵山地間的一塊小平原上，平均海拔高程為890m，最大高差約100m，適合無人低空航攝。24目前二十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)

相機(jī)檢校參數(shù)（像素坐標(biāo)：原點(diǎn)在影像的左上角）主點(diǎn)x02111.1586主點(diǎn)y01446.3661焦距f4675.8297徑向畸變系數(shù)k10.000000005103349760徑向畸變系數(shù)k2-0.000000000000000217偏心畸變系數(shù)

p10.000000028772388976偏心畸變系數(shù)p2-0.000000022685532581CCD非正方形比例系數(shù)α-0.000202395822CCD非正交性畸變系數(shù)β0.000054488146

目前二十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)

航線設(shè)計(jì)根據(jù)kappa角的變化劃分航帶，自動(dòng)去掉航帶之間轉(zhuǎn)向部分影像后生成航帶。

垂直攝影11條航線，每條航線拍攝26張，共計(jì)286張相片。

傾斜400攝影22條航線，每條航線獲取26張相片，共計(jì)572張相片。目前二十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)

航攝成果（1）垂直攝影27目前二十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)28北航攝成果之（2）傾斜攝影目前二十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)29北傾斜攝影目前二十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)局部影像垂直向下30由北向南由南向北目前三十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)像片控制點(diǎn)布設(shè)與施測(cè)像控點(diǎn)布設(shè)31像控點(diǎn)測(cè)量布設(shè)數(shù)量：300測(cè)量方式：GPS-RTK目前三十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)

影像處理與制圖目前三十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)基于SIFT特征與最小二乘的影像自動(dòng)匹配基于SIFT算法的特征提取

SIFT（ScaleInvariantFeatureTransformation）即尺度不變特征變換，分四個(gè)步驟：①尺度空間建立；②特征點(diǎn)定位；③特征點(diǎn)主角度計(jì)算；④特征描述子計(jì)算?；诰嘏c馬氏距離特征點(diǎn)匹配構(gòu)建一個(gè)從小區(qū)域到大范圍的特征點(diǎn)匹配過程。最小二乘匹配

是一種基于灰度的匹配方法，可以達(dá)到1/10~1/100像素的精度，被稱為“高精度圖像匹配”。使用該算法目的是以進(jìn)一步在基于特征匹配的基礎(chǔ)上提高單點(diǎn)的匹配精度。33目前三十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)基于SIFT特征與最小二乘的影像自動(dòng)匹配34目前三十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)35錯(cuò)誤點(diǎn)目前三十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)光束法空中三角測(cè)量利用附加參數(shù)的系統(tǒng)誤差自檢校

采用若干附加參數(shù)描述的系統(tǒng)誤差模型，在區(qū)域網(wǎng)平差的同時(shí)解求這些附加參數(shù)，達(dá)到自動(dòng)測(cè)定和消除系統(tǒng)誤差目的。自檢校模型LensDistortionModel(2)Bauer’sSimpleModel(3)Jacobsen’sSimpleModel(4)Ebner’sOrthogonalModel(12)Brown’sPhysicalModel(14)36目前三十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)空三加密精度分析名稱RMSE單位總體誤差4.4735像素控制點(diǎn)大地誤差X=0.3507,Y=0.3559,Z=0.8043m控制點(diǎn)像元誤差x=3.0490,y=4.2367像素檢查點(diǎn)大地誤差X=0.9129,Y=0.2232,Z=2.2616m37無錯(cuò)誤檢查時(shí)：錯(cuò)誤檢查后（TimeSavingRobustChecking）：名稱RMSE單位總體誤差0.8106像素控制點(diǎn)大地誤差X=0.1147,Y=0.0741,Z=0.3456m控制點(diǎn)像元誤差x=0.8644,y=0.8979像素檢查點(diǎn)大地誤差X=0.1273,Y=0.1618,Z=0.2596m目前三十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)附加參數(shù)的系統(tǒng)誤差自檢校精度分析檢校模型總體誤差，單位（pixel）

無0.8106LensDistortionModel(2)0.8101Bauer’sSimpleModel(3)0.8087Jacobsen’sSimpleModel(4)0.8084Ebner’sOrthogonalModel(12)0.8043Brown’sPhysicalModel(14)0.803138目前三十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)DEM和DOM生成與鑲嵌目前三十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)傾斜影像圖40目前四十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)41目前四十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)42目前四十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)434.地理礦情監(jiān)測(cè)應(yīng)用數(shù)字礦山建設(shè)礦產(chǎn)資源監(jiān)測(cè)村莊壓占拆遷快速測(cè)量與評(píng)估礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)礦區(qū)災(zāi)害應(yīng)急救援指揮目前四十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)4.1數(shù)字礦山建設(shè)數(shù)字礦山建設(shè)是礦山信息化管理的重要手段,它的建設(shè)需要基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),包括遙感影像、地形圖和DEM數(shù)據(jù)等。

隨著礦山建設(shè)飛速發(fā)展，需要及時(shí)地不斷更新基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。44目前四十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)4.1數(shù)字礦山建設(shè)目前礦山企業(yè)主要是采用常量測(cè)量手段,周期長(zhǎng),費(fèi)用高,難以適應(yīng)數(shù)字礦山建設(shè)需求。多數(shù)礦山在偏僻山區(qū),不適宜大飛機(jī)作業(yè)

。無人機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足，可隨時(shí)獲取動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù),滿足數(shù)字礦山建設(shè)的需求。45目前四十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)4.2礦產(chǎn)資源監(jiān)測(cè)由于礦山資源的稀缺性和不可再生的特點(diǎn),出現(xiàn)了多起亂采、亂挖礦山的現(xiàn)象,特別是有一些無證開采的礦山靠人力監(jiān)管已經(jīng)無能為力,需要高科技的手段才能有效管理。

46目前四十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)4.2礦產(chǎn)資源監(jiān)測(cè)利用無人機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)空中監(jiān)視，無需到達(dá)目標(biāo)區(qū)即可取證,可以有效地實(shí)現(xiàn)監(jiān)管,有力地打擊違法開采資源的活動(dòng)。47甘肅酒泉鐵銅多金屬礦區(qū)鐵礦無證開采點(diǎn)

目前四十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)生產(chǎn)監(jiān)督、管理與土地復(fù)墾內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗黑岱溝整治區(qū)關(guān)閉一批煤礦48目前四十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十一點(diǎn)4.3村莊壓占拆遷快速測(cè)量與評(píng)估礦山建設(shè)發(fā)展過程中，需要對(duì)礦井周邊原有居