吉林省地礦測(cè)繪院，吉林 長春 130062

當(dāng)前社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量持續(xù)增加，受到以往粗放式管理模式的影響，礦產(chǎn)開發(fā)存在一定的資源浪費(fèi)情況，不利于行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在此背景下，數(shù)字化技術(shù)的引入，成為礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，數(shù)字礦山的價(jià)值和作用日益凸顯。無人機(jī)屬于一種先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，在數(shù)字礦山中應(yīng)用無人機(jī)能夠充分滿足測(cè)繪需求，對(duì)實(shí)現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要價(jià)值。

1 無人機(jī)技術(shù)概述

無人機(jī)屬于一種先進(jìn)的飛行器技術(shù)，無人駕駛是其最顯著的特征，集遙感應(yīng)用、定位技術(shù)、通信技術(shù)、遙測(cè)技術(shù)、傳感器技術(shù)以及飛行器技術(shù)于一體，具有專用化、智能化以及自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源開發(fā)、土地利用以及城市建設(shè)等方面獲得廣泛應(yīng)用。無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)在我國各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，無人機(jī)中搭配遙感系統(tǒng)，可以快速完成對(duì)目標(biāo)物的遙測(cè)監(jiān)控，并且精度和圖像質(zhì)量較高，利用數(shù)碼攝像機(jī)等裝備完成記錄和拍攝，將數(shù)據(jù)同步傳輸給地面終端，進(jìn)而完成測(cè)繪任務(wù)。

2 無人機(jī)技術(shù)主要特點(diǎn)

無人機(jī)技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：（1）數(shù)字產(chǎn)品多樣化。無人機(jī)作為一種新型技術(shù)，其在諸多領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。例如在城市測(cè)繪、建筑施工、低空航拍等領(lǐng)域，無人機(jī)技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。而且隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延伸，數(shù)字產(chǎn)品也逐漸呈現(xiàn)多樣化，包括三維景觀圖、三維地圖、影像地形圖、數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像以及數(shù)字高程模型等，可以充分滿足使用者的不同需求。（2）成本低廉。無人機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，運(yùn)行成本較為低廉，其體型較小，通過低空遙感設(shè)備完成各種測(cè)繪任務(wù)。在整個(gè)運(yùn)營過程中，不需要投入大量的成本，也無須消耗大量人力資源，其低廉的成本有助于無人機(jī)技術(shù)的全面推廣。（3）維護(hù)便捷。無人機(jī)體型較小，裝載的設(shè)備并不復(fù)雜，如果無人機(jī)在操控中出現(xiàn)任何問題，操作人員都能夠及時(shí)維修，使其快速投入使用，發(fā)揮其在測(cè)繪中的作用和價(jià)值。同時(shí)，無人機(jī)日常維護(hù)也較為便捷，可快速完成調(diào)試和維護(hù)工作，并不需要操作人員具備較高的專業(yè)能力。（4）快速響應(yīng)。與傳統(tǒng)測(cè)繪方式存在差異，無人機(jī)主要通過低空飛行的方式完成影像記錄，操作人員在短時(shí)間內(nèi)即可準(zhǔn)備好升空工作，空域申請(qǐng)也較為便捷，天氣條件和環(huán)境影響對(duì)無人機(jī)的應(yīng)用影響較小。同時(shí)，無人機(jī)速度較快，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)工作區(qū)域，并且快速完成相關(guān)任務(wù)，面對(duì)較大的工作量較大時(shí)，無人機(jī)具有顯著優(yōu)勢(shì)。（5）獲取數(shù)據(jù)能力強(qiáng)。隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展、各種裝備的升級(jí)，其獲取數(shù)據(jù)的能力不斷加強(qiáng)，如多波段、單波段以及全色波段傳感器，可以對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行多角度、全方位的攝影，保證獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和即時(shí)性。

3 無人機(jī)技術(shù)在數(shù)字礦山中的應(yīng)用價(jià)值

（1）無人機(jī)技術(shù)的成本低廉。在建設(shè)數(shù)字礦山中，利用無人機(jī)技術(shù)可以快速完成數(shù)據(jù)獲取，豐富及完善礦山數(shù)字庫，起到降低礦山建設(shè)成本的作用，為企業(yè)節(jié)約建設(shè)資金，有助于企業(yè)控制運(yùn)營成本。

（2）無人機(jī)技術(shù)獲取數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，傳統(tǒng)的測(cè)繪方式受到地形環(huán)境的制約，難以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，而應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，能夠克服各種險(xiǎn)阻地形，完成數(shù)據(jù)的快速獲取，保證數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確真實(shí)，符合數(shù)字礦山的建設(shè)要求。

（3）預(yù)防礦山災(zāi)害。礦山在開發(fā)生產(chǎn)過程中，伴隨著不同類型的地質(zhì)災(zāi)害，如果發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，將會(huì)影響礦山生產(chǎn)安全，而利用無人機(jī)技術(shù)能夠有效檢測(cè)和預(yù)報(bào)礦山災(zāi)害，促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)，對(duì)提升礦山安全管理水平具有積極意義。

4 無人機(jī)技術(shù)在數(shù)字礦山中應(yīng)用的技術(shù)流程

（1）像片測(cè)量。無人機(jī)技術(shù)在具體應(yīng)用中，像片測(cè)量是測(cè)圖和內(nèi)業(yè)加密的關(guān)鍵依據(jù)，其會(huì)對(duì)成像精度帶來巨大影響，因此，需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)操作，嚴(yán)格按照既定的操作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。首先，根據(jù)地形圖外業(yè)攝影測(cè)量規(guī)范，對(duì)各個(gè)區(qū)域的網(wǎng)布點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)布設(shè)，保證網(wǎng)布點(diǎn)的合理性以及科學(xué)性；其次，選擇控制點(diǎn)是無人機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵和核心內(nèi)容，通常情況下，實(shí)地目標(biāo)地物體積較小，因此要考慮影像的清晰度，便于提升成像精度；最后，在選擇控制點(diǎn)時(shí)，要對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行簡單的圖像和文字說明，通過簡練的語言表述控制點(diǎn)與周圍地物的具體關(guān)系。

（2）地形圖編輯與數(shù)據(jù)采集。在測(cè)繪礦山的地貌和地物中，主要通過無人機(jī)完成立體跟蹤式三維作業(yè)，并且以外業(yè)采編和調(diào)繪為主，可以快速完成數(shù)據(jù)采集及地形圖編輯。操作人員根據(jù)規(guī)范格式的要求，對(duì)采集地物地貌中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)文件，在繪圖軟件中完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入后開使編輯地形圖。

（3）制作正射影像圖。在完成地形圖編輯工作后，要制作正射影像圖，通常情況下，每個(gè)像對(duì)根據(jù)5網(wǎng)格間距自動(dòng)生成DEM，對(duì)影像圖進(jìn)行分別編輯，根據(jù)像片的方位元素，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化糾正，保證正射影像圖的精度和質(zhì)量。同時(shí)，還要對(duì)正射影像進(jìn)行色彩平衡、圖廓裁切以及鑲嵌等處理，在完成像圖修飾后，完成正射影像圖制作。

5 無人機(jī)技術(shù)在數(shù)字礦山中應(yīng)用的數(shù)據(jù)分析

（1）精度分析。礦區(qū)地形主要為山地地形，在平面位置圖精度分析中，要對(duì)各種管線、低壓電力線以及通訊線的誤差進(jìn)行糾正，保證誤差控制在±1.2mm左右。同時(shí)，還要對(duì)野外控制點(diǎn)的誤差進(jìn)行糾正，保證在±0.5mm左右。

（2）質(zhì)量分析。正射影像上的所有數(shù)據(jù)都要符合規(guī)范要求，并且對(duì)影像圖進(jìn)行觀測(cè)檢查，保證不存在明顯的地勢(shì)起伏。同時(shí)，正射影像圖要反差適中、色調(diào)一致、色彩均衡，可以充分滿足遙感影像的質(zhì)量要求。

6 無人機(jī)技術(shù)在數(shù)字礦山中的具體應(yīng)用

（1）礦山測(cè)繪。隨著信息技術(shù)在礦產(chǎn)行業(yè)的不斷應(yīng)用，礦山數(shù)據(jù)庫在礦產(chǎn)資源開發(fā)中的重要性和作用性日益凸顯。尤其是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能夠?yàn)橘Y源開發(fā)和企業(yè)生產(chǎn)提供導(dǎo)向作用，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括高程模型、正射影像以及地形數(shù)據(jù)等。傳統(tǒng)的測(cè)繪方式較為煩瑣，測(cè)繪周期較長，礦山數(shù)據(jù)庫不僅無法完成實(shí)時(shí)更新，還會(huì)消耗大量資源。很多金屬礦位于造山帶和板塊結(jié)合帶，受到地形環(huán)境的影響，無法布控測(cè)點(diǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較低、完整性較差。無人機(jī)屬于一種新型技術(shù)，其主要以低空攝影的方式完成測(cè)繪任務(wù)，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠在各種復(fù)雜環(huán)境下完成測(cè)繪工作。同時(shí)，在數(shù)據(jù)采集方面，其準(zhǔn)確性和即時(shí)性較高，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)獲取能力，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集、處理和分析。在數(shù)字礦山測(cè)繪中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，可以改進(jìn)當(dāng)前測(cè)繪工作的現(xiàn)狀，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（2）資源監(jiān)管。隨著我國社會(huì)的蓬勃發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量持續(xù)增加，而礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，尤其是金屬資源，更是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的稀缺資源。但是當(dāng)前在礦山開發(fā)中，存在一定亂采亂挖、違規(guī)開采的現(xiàn)象，很多礦山規(guī)模較大，如果依靠傳統(tǒng)的人力監(jiān)管方式，難以實(shí)現(xiàn)高效治理，對(duì)礦產(chǎn)資源的有效利用帶來負(fù)面影響。無人機(jī)技術(shù)具有適應(yīng)能力強(qiáng)、工作周期短以及機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，能夠快速獲取影像資源、分析相關(guān)數(shù)據(jù)，可以對(duì)礦山進(jìn)行全面的監(jiān)控和管理。尤其在金屬礦山開發(fā)中，應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)能夠快速發(fā)展亂采亂挖等行為，對(duì)礦產(chǎn)環(huán)境開展綜合治理，為管理部門制定各項(xiàng)決策提供可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

（3）地形測(cè)量。無人機(jī)技術(shù)能夠?qū)ΦV山的地形、鞍部和高程點(diǎn)進(jìn)行有效測(cè)量，通常情況下，其測(cè)量方式如下：①在繪制礦區(qū)道路中，可根據(jù)道路等級(jí)進(jìn)行科學(xué)分類，先繪制主干道路、后繪制次主干道路，通過鮮明的標(biāo)識(shí)標(biāo)記道路的貫通情況；②無人機(jī)可以對(duì)路燈和電力網(wǎng)的分布情況進(jìn)行繪制，并且根據(jù)“從高到低”的順序開展；③繪制礦山建筑物，根據(jù)從高到低的順序繪制，能夠準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)出門墩以及圍墻等附屬結(jié)構(gòu)；④繪制礦區(qū)等高線，同樣遵循從高到低的原則繪制等高線；⑤布設(shè)高程點(diǎn)，將高程點(diǎn)分布到圖幅中，圖面整潔美觀。

7 結(jié)束語

總而言之，隨著我國信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，其在礦產(chǎn)開采中的應(yīng)用更加深入，尤其在社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源需求量持續(xù)增加的大背景下，數(shù)字礦山已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。無人機(jī)具有操控簡單、維護(hù)便捷、成本低廉、快速響應(yīng)以及獲取數(shù)據(jù)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，比傳統(tǒng)的測(cè)繪方式具有顯著的優(yōu)勢(shì)。因此，企業(yè)要結(jié)合自身實(shí)際情況，采取科學(xué)的措施合理應(yīng)用，發(fā)揮其在數(shù)字礦山建設(shè)中的價(jià)值，推動(dòng)我國礦產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。