無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的實(shí)踐與探索

張晨琛

(中建材西南勘測設(shè)計(jì)有限公司,四川 成都 610052)

1 無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)的概述

1.1 無人機(jī)的定義和組成

無人機(jī)(見圖1)是指利用無線電遙控設(shè)備以及加載好的程序控制裝置操控的小型飛行監(jiān)控裝置。與傳統(tǒng)人工駕駛飛機(jī)相比，無人機(jī)具有輕便靈活和造價(jià)低的優(yōu)勢，可以滿足各類復(fù)雜環(huán)境中航拍工作要求，這對于推進(jìn)各個(gè)區(qū)域航空監(jiān)管和實(shí)際拍攝工作順利開展有重要作用。對無人機(jī)進(jìn)行分析可以明確，無人機(jī)是由飛行平臺、飛行控制系統(tǒng)、攝影傳感器和地面控制系統(tǒng)這幾個(gè)部分組成，這就應(yīng)保證上述幾項(xiàng)系統(tǒng)之間配合力度，保證無人機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和現(xiàn)實(shí)作用，避免無人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中受到限制[1]，發(fā)揮無人機(jī)在露天礦山監(jiān)測中的作用效果，并將露天礦山監(jiān)測的現(xiàn)代化內(nèi)涵表現(xiàn)出來。

圖1 無人機(jī)

1.2 三維傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢

露天礦山監(jiān)測中的三維傾斜攝影技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，其主要表現(xiàn)在以下方面：①無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用可以在實(shí)現(xiàn)露天礦山安全生產(chǎn)目標(biāo)的條件下對其進(jìn)行全過程監(jiān)控，并在無人機(jī)支持下采集露天礦山垂直角度和傾斜角度的遙感影像，借此清楚直觀地反映出露天礦山以及相應(yīng)地標(biāo)物的真實(shí)情況和周邊地質(zhì)環(huán)境狀態(tài)，這就可以保證露天礦山監(jiān)測的全面性，繼而在合理監(jiān)測信息支持下推進(jìn)露天礦山開采以及相應(yīng)工作順利開展；②與傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)相比，無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)可以將露天礦山及其周邊建筑物側(cè)面紋理清楚反映出來，并通過準(zhǔn)確圖像記錄與露天礦山以及周邊建筑物相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，保證監(jiān)測信息的完善性和準(zhǔn)確性，將露天礦山監(jiān)測的現(xiàn)實(shí)作用表現(xiàn)出來；③應(yīng)用無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)還可以對露天礦山各個(gè)區(qū)域單張影像進(jìn)行精準(zhǔn)測量，保證露天礦山各個(gè)區(qū)域?qū)嶋H測量工作的開展效果，并做好三維影像收集和綜合管理工作，為后期露天礦山開采以及其他工作順利開展提供精準(zhǔn)的三維影像支持；④通過無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行露天礦山監(jiān)測，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息具有便于傳輸和綜合共享的優(yōu)勢，也就是說應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)可以保證相關(guān)部門工作人員及時(shí)掌握各項(xiàng)監(jiān)測信息，并促使各部門在相互配合條件下開展露天礦山監(jiān)測工作。

2 露天礦山監(jiān)測的要求

2.1 確定礦山監(jiān)測區(qū)域

在進(jìn)行露天礦山監(jiān)測之前，應(yīng)對露天礦山規(guī)模形態(tài)和周邊環(huán)境情況進(jìn)行有效研究，并結(jié)合各項(xiàng)研究結(jié)果分析各類礦產(chǎn)資源分布情況，并結(jié)合露天礦山中礦產(chǎn)資源分布情況確定監(jiān)測區(qū)域，并按照特定區(qū)域真實(shí)情況確定合理的監(jiān)測方案，避免露天礦山監(jiān)測在實(shí)際開展過程中因基礎(chǔ)區(qū)域劃分不合理而出現(xiàn)問題。同時(shí)還應(yīng)按照各項(xiàng)具體要求及時(shí)調(diào)整露天礦山監(jiān)測過程中不合理地方，彰顯各項(xiàng)技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的作用效果，滿足露天礦山開采和實(shí)際管理要求。

2.2 調(diào)整礦山監(jiān)測設(shè)備

為降低露天礦山監(jiān)測難度，就應(yīng)遵循合理要求強(qiáng)化各項(xiàng)儀器設(shè)備在露天礦山監(jiān)測中的應(yīng)用力度，并按照露天礦山監(jiān)測工作實(shí)際開展要求對應(yīng)用在其中的儀器設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證相關(guān)設(shè)備在露天礦山監(jiān)測中的作用效果，避免相關(guān)設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)問題。同時(shí)通過調(diào)整相關(guān)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)還能提高設(shè)備運(yùn)行的精準(zhǔn)性和最終監(jiān)測數(shù)據(jù)的全面性。發(fā)揮各類設(shè)備在露天礦山監(jiān)測中的作用。不僅如此，還應(yīng)對應(yīng)用在露天礦山監(jiān)測中的儀器設(shè)備進(jìn)行有效維護(hù)，嚴(yán)防相關(guān)設(shè)備在長時(shí)間使用過程中出現(xiàn)故障。

2.3 加強(qiáng)礦山監(jiān)測監(jiān)督

由于露天礦山監(jiān)測需要考慮的要求比較多，在開展相應(yīng)監(jiān)測工作時(shí)可能會受到一些阻礙。這就應(yīng)在開展露天礦山監(jiān)測時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，方便有關(guān)部門及時(shí)解決露天礦山監(jiān)測具體開展時(shí)出現(xiàn)的問題，這對于保障露天礦山監(jiān)測效果和相關(guān)工作實(shí)際管理水平也有重要作用。而在對露天礦山監(jiān)測進(jìn)行監(jiān)督管理時(shí)，還應(yīng)做好各項(xiàng)基礎(chǔ)信息收集工作，從而強(qiáng)化各項(xiàng)基礎(chǔ)信息在露天礦山監(jiān)測工作現(xiàn)實(shí)分析中的現(xiàn)實(shí)作用。為露天礦山監(jiān)測提供有效參考，從而避免露天礦山監(jiān)測出現(xiàn)問題。推進(jìn)露天礦山監(jiān)測穩(wěn)步開展，并將各項(xiàng)現(xiàn)代化手段在露天礦山監(jiān)測中的作用表現(xiàn)出來。

2.4 培養(yǎng)專業(yè)監(jiān)測人員

為避免露天礦山監(jiān)測受到人為因素干擾，這就應(yīng)在開展露天礦山監(jiān)測之前對工作人員展開有效培訓(xùn)，確保相關(guān)人員對各項(xiàng)規(guī)章制度和相關(guān)要求有清楚了解，避免相關(guān)人員在開展露天礦山監(jiān)測工作時(shí)遇到阻礙，這可以提升露天礦山監(jiān)測以及相關(guān)工作開展效果。由于露天礦山整體規(guī)模比較大，對露天礦山進(jìn)行監(jiān)測時(shí)可能會因?yàn)閰⑴c人員不足而出現(xiàn)問題。這就應(yīng)保證露天礦山監(jiān)測部門與項(xiàng)目管理部門之間結(jié)合力度，確保各個(gè)部門工作人員可以在相互配合條件下開展露天礦山監(jiān)測工作，避免露天礦山監(jiān)測因工作人員自身思維過于片面而出現(xiàn)問題。

3 無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的實(shí)踐探索

3.1 礦山監(jiān)測前期調(diào)研

由于露天礦山監(jiān)測在實(shí)際開展過程中需要考慮的要求比較多，這就導(dǎo)致相應(yīng)工作經(jīng)常受到阻礙，相應(yīng)工作也難以滿足露天礦山開采區(qū)域規(guī)劃和具體工作實(shí)時(shí)監(jiān)督要求。基于此，應(yīng)在露天礦山監(jiān)測前期利用適當(dāng)手段做好前期調(diào)研工作。而在露天礦山監(jiān)測前期調(diào)研時(shí)，應(yīng)利用無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)對露天礦山整個(gè)面貌進(jìn)行精準(zhǔn)測繪，幫助相關(guān)人員對露天礦山開工區(qū)域進(jìn)行初步探測，并做好基礎(chǔ)信息收集工作，保證各項(xiàng)信息的準(zhǔn)確性和全面性，確保前期調(diào)研可以滿足露天礦山監(jiān)測工作現(xiàn)實(shí)開展要求[2]。不同無人機(jī)裝置的運(yùn)行參數(shù)和分辨率等方面存在一定差異，這就應(yīng)在考慮露天礦山地區(qū)真實(shí)情況以及開工部位的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)情況下對無人機(jī)的分辨率和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，嚴(yán)防無人機(jī)在后期使用過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，爭取有關(guān)部門可以利用無人機(jī)拍攝到露天礦山最近情況，做好相應(yīng)影像拍攝工作，并引導(dǎo)相關(guān)人員對相應(yīng)影像進(jìn)行有效分析，明確露天礦山各部位參數(shù)情況以及礦物質(zhì)分布層次，以此確定標(biāo)準(zhǔn)完善的露天礦山監(jiān)測方案，避免露天礦山監(jiān)測因前期調(diào)研不達(dá)標(biāo)而出現(xiàn)問題。當(dāng)然在這一過程中應(yīng)用無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)還能降低露天礦山監(jiān)測前期調(diào)研以及相應(yīng)工作實(shí)際開展難度，這對于強(qiáng)化無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測前期調(diào)研和基礎(chǔ)影像拍攝中的作用顯得至關(guān)重要。

3.2 規(guī)劃無人機(jī)航拍路線

為將無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的作用全面表現(xiàn)出來，不僅需要遵循各項(xiàng)要求和標(biāo)準(zhǔn)流程開展露天礦山監(jiān)測工作，而且應(yīng)根據(jù)露天礦山規(guī)模形態(tài)和礦產(chǎn)資源開采趨勢規(guī)劃無人機(jī)航拍路線，促使無人機(jī)可以按照已經(jīng)確定的路線對露天礦山整體或者特定區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)航拍，從而避免露天礦山監(jiān)測中無人機(jī)在形式和實(shí)際航拍過程中出現(xiàn)問題。同時(shí)遵循具體要求規(guī)劃無人機(jī)航拍路線，還能保證露天礦山不同區(qū)域垂直航拍和傾斜航拍效果，保證各個(gè)部位航拍影像分辨率得以提高。在對無人機(jī)規(guī)劃航拍路線時(shí)，還應(yīng)將前期收集而來的信息準(zhǔn)確錄入到無人機(jī)當(dāng)中，并利用錄入的信息和相關(guān)參數(shù)與無人機(jī)運(yùn)行情況和航拍路線進(jìn)行有效控制，嚴(yán)防無人機(jī)在運(yùn)行和航拍過程中受到阻礙，并將無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的作用呈現(xiàn)出來。此外，遵循三維傾斜攝影技術(shù)要求以及露天礦山監(jiān)測確定無人機(jī)航拍路線，還能保證無人機(jī)航拍路線與露天礦山監(jiān)測工作之間的關(guān)聯(lián)性。一般來說，在規(guī)劃無人機(jī)航拍路線時(shí)還應(yīng)對相關(guān)設(shè)備的分辨率和航拍角度等參數(shù)信息進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，之后按照精準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果為露天礦山監(jiān)測確定完整的無人機(jī)航拍路線，嚴(yán)防露天礦山監(jiān)測中應(yīng)用的無人機(jī)系統(tǒng)在航拍過程中出現(xiàn)偏移問題。

3.3 收集外業(yè)航拍數(shù)據(jù)

由于無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)問題，這就應(yīng)在考慮各項(xiàng)要求條件下收集與露天礦山相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，保證各項(xiàng)外業(yè)航拍數(shù)據(jù)信息在露天礦山監(jiān)測以及其中三維傾斜攝影技術(shù)優(yōu)化調(diào)整中的作用效果，滿足露天礦山監(jiān)測實(shí)際開展要求，嚴(yán)防相應(yīng)工作受到多方面因素干擾。而在收集外業(yè)航拍數(shù)據(jù)時(shí)，也需要結(jié)合露天礦山整體情況以及監(jiān)測工作要求強(qiáng)化無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在其中應(yīng)用力度，并利用無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)收集與露天礦山監(jiān)測相關(guān)的外業(yè)航拍數(shù)據(jù)信息，以此強(qiáng)化各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息在露天礦山監(jiān)測中的作用。當(dāng)然應(yīng)用無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行外業(yè)航拍數(shù)據(jù)信息收集時(shí)，需要專業(yè)工作人員在無人機(jī)垂直角度和傾斜角度裝載運(yùn)行合理的傳感器，之后利用傳感器將無人機(jī)航拍過程中收集的外業(yè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精確的歸納整理，保證外業(yè)航拍數(shù)據(jù)信息與露天礦山各區(qū)域真實(shí)情況之間的一致性。必要時(shí)還應(yīng)按照各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息調(diào)整露天礦山監(jiān)測方案，控制無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在具體應(yīng)用過程中受到限制。為提高外業(yè)航拍數(shù)據(jù)信息收集的全面性和及時(shí)性，還可以在無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)與全球定位技術(shù)在相互配合的同時(shí)收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，之后技術(shù)將各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)應(yīng)用到露天礦山監(jiān)測當(dāng)中。

3.4 處理監(jiān)測數(shù)據(jù)信息

露天礦山監(jiān)測過程中可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息比較多，這就需要有關(guān)部門遵循合理程序?qū)β短斓V山監(jiān)測中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效處理，并將精準(zhǔn)處理后的數(shù)據(jù)信息應(yīng)用到露天礦山開采區(qū)域劃分和基礎(chǔ)方案綜合確定當(dāng)中。而在對露天礦山監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在其中應(yīng)用力度，使得監(jiān)測人員可以通過無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)以及前期收集而來的外業(yè)航拍數(shù)據(jù)信息對露天礦山真實(shí)地貌情況以及礦產(chǎn)資源開采部位有清楚了解，并在考慮露天礦山開采真實(shí)情況的條件下有效處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。當(dāng)然應(yīng)用無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)還能有效傳送露天礦山監(jiān)測過程中產(chǎn)生的具體信息以及航拍影像，從而形成精準(zhǔn)全面的露天礦山三維模型，將露天礦山監(jiān)測過程中需要考慮的注意事項(xiàng)清楚表現(xiàn)出來，從而促使有關(guān)部門在全面掌握各項(xiàng)注意事項(xiàng)的條件下規(guī)避露天礦山監(jiān)測過程中不合理的地方[3]。而應(yīng)用無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)對露天礦山監(jiān)測過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，保證露天礦山地形信息和礦產(chǎn)資源分布區(qū)域信息的準(zhǔn)確性，從而提高相關(guān)工作人員對各項(xiàng)信息掌握力度，并在各項(xiàng)準(zhǔn)確信息支持下促使相關(guān)工作高效開展。

3.5 強(qiáng)化礦山監(jiān)測管理

盡管露天礦山監(jiān)測可以為特定區(qū)域礦產(chǎn)資源開采提供有力支持，但不可否認(rèn)的是有關(guān)部門在開展露天礦山監(jiān)測時(shí)會受到一些阻礙，這就導(dǎo)致露天礦山監(jiān)測問題頻發(fā)，前期數(shù)據(jù)信息以及各項(xiàng)基礎(chǔ)要求在露天礦山監(jiān)測中的作用也會受到很大影響?；诖耍瑧?yīng)在無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)支持下對露天礦山監(jiān)測工作進(jìn)行有效管理，并通過有效管理控制露天礦山監(jiān)測出現(xiàn)問題，擴(kuò)展無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中應(yīng)用范圍，以此為露天礦山監(jiān)測綜合管理提供有效支撐。當(dāng)然強(qiáng)化無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的實(shí)踐應(yīng)用力度和相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢，還能控制露天礦山監(jiān)測出現(xiàn)問題。保證無人機(jī)航拍效果和實(shí)際運(yùn)行水平，嚴(yán)防應(yīng)用在露天礦山監(jiān)測中的三維傾斜攝影技術(shù)因外在因素干擾而出現(xiàn)問題。由于露天礦山監(jiān)測管理需要考慮的要求比較多，這就應(yīng)借助無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)為技術(shù)人員和露天礦山管理人員提供高清準(zhǔn)確的影像和相關(guān)數(shù)據(jù)信息，之后借助各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息調(diào)整露天礦山監(jiān)測過程中各項(xiàng)問題，彰顯相關(guān)技術(shù)和顯示管理模式的作用。此外，通過無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)還能為露天礦山周圍生態(tài)環(huán)境檢測提供有力支持，制定露天礦山周圍生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度和土地復(fù)用工作模式，嚴(yán)防露天礦山監(jiān)測以及礦產(chǎn)資源開采對周邊生態(tài)環(huán)境和土地利用效率產(chǎn)生不利影響。

3.6 評價(jià)礦山監(jiān)測結(jié)果

完成露天礦山監(jiān)測之后，還應(yīng)從多個(gè)角度出發(fā)對露天礦山監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行有效評價(jià)，了解露天礦山監(jiān)測過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)信息，同時(shí)保證相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳遞力度，保證露天礦山監(jiān)測部門和管理部門工作人員可以同時(shí)了解各項(xiàng)基礎(chǔ)信息，逐步提升各項(xiàng)信息在露天礦山監(jiān)測和相關(guān)問題優(yōu)化調(diào)整中的作用效果。同時(shí)還應(yīng)借助無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)對露天礦山監(jiān)測中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息歸納到信息化系統(tǒng)當(dāng)中，使得有關(guān)部門可以利用各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息對露天礦山真實(shí)監(jiān)測情況進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，借此確定露天礦山各個(gè)區(qū)域礦產(chǎn)資源開采方案[4]。由于露天礦山監(jiān)測結(jié)果、評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性與實(shí)際檢查點(diǎn)位置狀態(tài)之間存在緊密聯(lián)系，這就應(yīng)在確定檢查點(diǎn)之后確定標(biāo)準(zhǔn)的檢測檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?，及時(shí)篩選露天礦山監(jiān)測過程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，之后依照精準(zhǔn)信息確定無人機(jī)航行路線和信號接受裝置設(shè)置位置，調(diào)整露天礦山監(jiān)測以及相關(guān)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題。發(fā)揮無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測和前期工作問題綜合處理中的現(xiàn)實(shí)作用。而在無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)結(jié)合前期評價(jià)結(jié)果和露天礦山現(xiàn)實(shí)狀況對無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)具體應(yīng)用模式和相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)控。保障露天礦山監(jiān)測評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性，同時(shí)強(qiáng)化有關(guān)部門對露天礦山監(jiān)測過程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息和預(yù)期計(jì)劃的采納程度。突出無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，從而促使露天礦山監(jiān)測良性開展。

4 結(jié) 語

為保證露天礦山監(jiān)測順利開展，不僅需要遵循合理要求開展該項(xiàng)監(jiān)測工作，而且應(yīng)強(qiáng)化無人機(jī)在其中應(yīng)用力度，并利用無人機(jī)將三維傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢表現(xiàn)出來，之后在靈活應(yīng)用相關(guān)技術(shù)的條件下開展露天礦山監(jiān)測工作，嚴(yán)防露天礦山開采和綜合管理在實(shí)際開展時(shí)出現(xiàn)問題。同時(shí)還應(yīng)針對無人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行有效探索，為促使露天礦山監(jiān)測良性開展提供合理技術(shù)支持。

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