航空攝影在礦山地質(zhì)環(huán)境治理的應(yīng)用

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【摘要】對(duì)礦山進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，會(huì)受到地質(zhì)地貌、土壤基層、地質(zhì)構(gòu)貌等因素的嚴(yán)重影響。隨著電子信息科技的快速發(fā)展，采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航測(cè)可以得到更加準(zhǔn)確的科學(xué)數(shù)據(jù)，獲得遙感影像處理，從而對(duì)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)有重要的意義。論文從當(dāng)前無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，主要對(duì)其在礦山地質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)；航空測(cè)量；礦山地質(zhì)；環(huán)境治理

1無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)現(xiàn)階段的發(fā)展

目前，隨著我國(guó)電子信息的快速發(fā)展，數(shù)字航拍儀在質(zhì)量和尺寸方面得到了極大的改進(jìn)，尤其是數(shù)碼航拍器的分辨率，得到了極大的提高，把這種技術(shù)應(yīng)用在無(wú)人機(jī)航拍中，可以使無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量獲得較高清晰度及分辨率的數(shù)據(jù)和影像。同時(shí)，無(wú)人機(jī)在面對(duì)不同的地質(zhì)環(huán)境和變化中，可以快速地反應(yīng)并采取應(yīng)對(duì)措施，也可以進(jìn)行非接觸式測(cè)量，規(guī)避復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境對(duì)測(cè)量人員的危害[1]。

2無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中的應(yīng)用

2.1無(wú)人機(jī)航空對(duì)礦山治理的拍攝。無(wú)人機(jī)航空拍攝主要由無(wú)人機(jī)搭載無(wú)人攝像系統(tǒng)完成，可以獲取礦山地質(zhì)環(huán)境條件的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，通過(guò)選用航拍攝影圖像，對(duì)項(xiàng)目規(guī)劃涉及的地形圖進(jìn)行對(duì)比核對(duì)。作為礦山治理拍攝采集數(shù)據(jù)的主要設(shè)備，航空遙感傳感器分別包括航空攝影機(jī)、掃描儀、相機(jī)、探測(cè)雷達(dá)等儀器，有小巧和輕便等特殊優(yōu)勢(shì)，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空攝相機(jī)的分辨率越來(lái)越高，將它安裝在無(wú)人機(jī)中，可以收集高分辨率影像資料，完成數(shù)字收集及處理。目前，為了使無(wú)人機(jī)傳感系統(tǒng)具有偵測(cè)和處理傳感數(shù)據(jù)的能力，已將三秒技術(shù)應(yīng)用在無(wú)人機(jī)航空遙感傳感系統(tǒng)中。因此，航空遙感傳感器系統(tǒng)在未來(lái)對(duì)礦山地質(zhì)攝影測(cè)量有重要的作用。進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)和航拍，首先要獲取礦山地區(qū)的原始數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量與基礎(chǔ)控制測(cè)量。為了對(duì)經(jīng)過(guò)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量網(wǎng)平差解算，確定加密點(diǎn)的空間位置和影響方位數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行空三加密，自動(dòng)獲取像點(diǎn)坐標(biāo)，同時(shí)，通過(guò)空三加密數(shù)據(jù)可以進(jìn)行礦山地質(zhì)地貌的三維立體模型的制作，內(nèi)業(yè)工作者可以通過(guò)立體模型獲取的地理圖信息，并結(jié)合外業(yè)調(diào)匯的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字線劃圖，如數(shù)字正攝影像圖以及數(shù)字高程模擬等。2.2無(wú)人機(jī)航空對(duì)礦山地質(zhì)的測(cè)量。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)以質(zhì)量輕、體積小、精度高、反應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)有機(jī)融合了多種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，可以進(jìn)行數(shù)字化控制點(diǎn)的測(cè)量，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行測(cè)量分析，對(duì)礦山區(qū)域在控制網(wǎng)中的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得出需要加密的礦山區(qū)域位置，完成對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的數(shù)字化影像測(cè)量圖、數(shù)字信息網(wǎng)格圖及數(shù)字模型圖的繪制。2.3像控點(diǎn)測(cè)量。可以采用單基站的方法對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境像控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于單基站RTK，要保證整個(gè)測(cè)區(qū)都設(shè)置平高點(diǎn)。首先，要設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并與服務(wù)中心進(jìn)行通訊，通過(guò)測(cè)量方法確定流動(dòng)站位置，保障當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)參數(shù)的順利轉(zhuǎn)換。同時(shí)，控制平面與高程的收斂精度，以此設(shè)置單基站的通訊內(nèi)容。其次，要保證單基站RTK觀測(cè)條件良好，并且在觀測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行初始化設(shè)置，求固定解。為了保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤，要保證站內(nèi)觀測(cè)實(shí)施3次以上，每次礦山地質(zhì)觀測(cè)作業(yè)的開(kāi)始和結(jié)束要對(duì)已知控制點(diǎn)進(jìn)行檢核。對(duì)于單基站RTK，平面控制點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換差要控制在1.5cm范圍內(nèi)，限差嚴(yán)格控制在±2.5cm范圍內(nèi)。最后，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行控制，單次觀測(cè)平面收斂精度要保證小于或等于±2.5cm,高程收斂精度則要小于或等于±3.5cm.在已知像控點(diǎn)設(shè)單基站，使用原有四等控制點(diǎn)測(cè)取整測(cè)區(qū)7個(gè)參數(shù)。同時(shí)，應(yīng)注意檢核與優(yōu)化已選用已知點(diǎn)的準(zhǔn)確性與可靠性，以保證7個(gè)參數(shù)的精準(zhǔn)性。移動(dòng)站采樣間隔只有3s，技術(shù)人員要迅速測(cè)出像控點(diǎn)所在具體位置與三維坐標(biāo)。為了保證其精準(zhǔn)性，也可以采取2次測(cè)量平面坐標(biāo)的平均數(shù)與3次高程平均數(shù)為測(cè)量礦山環(huán)境像控點(diǎn)的最終結(jié)果。2.4內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝航空攝影測(cè)量的礦山地質(zhì)環(huán)境影像結(jié)果，全數(shù)字測(cè)量工作站需要對(duì)無(wú)人機(jī)攝影資料、像控結(jié)果進(jìn)行空中三角測(cè)算測(cè)量，再將測(cè)算結(jié)果導(dǎo)進(jìn)全數(shù)字測(cè)量工作站，還原立體模型與測(cè)讀影像品質(zhì)。按照相關(guān)要求及規(guī)范對(duì)地形地貌、實(shí)際環(huán)境進(jìn)行收集，傳送符號(hào)化的分幅獲取數(shù)據(jù)，再根據(jù)項(xiàng)目的相關(guān)設(shè)計(jì)、圖式、規(guī)范等技術(shù)要求，與已有測(cè)量數(shù)據(jù)、正攝影像進(jìn)行對(duì)比參照。圖形編輯軟件在二維設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)上對(duì)航拍采取的立體測(cè)量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行初步編輯圖形，勾勒出大概輪廓，最后以多種格式進(jìn)行礦山地質(zhì)圖像儲(chǔ)存。2.5高程礦山模型制作。經(jīng)過(guò)軟件系統(tǒng)的分析處理，將多余數(shù)據(jù)直接刪除，用以保證礦山地質(zhì)模型的精度并減少數(shù)字劃線地圖三維數(shù)據(jù)偏差。整個(gè)模型作業(yè)流程為：首先，獲取數(shù)字劃線圖的精確三維立體數(shù)據(jù)；其次，轉(zhuǎn)換為繪圖交換文式格件；最后，根據(jù)專業(yè)軟件形成內(nèi)插生成礦山地表地形形態(tài)屬性信息。2.6測(cè)量數(shù)據(jù)空三加密技術(shù)簡(jiǎn)單地說(shuō)，空中三角測(cè)量技術(shù)就是空三加密技術(shù)，具體工作內(nèi)容為精確地選點(diǎn)與測(cè)量。首先，要對(duì)空三加密進(jìn)行科學(xué)、精確地選點(diǎn)，應(yīng)保證點(diǎn)位距離像片標(biāo)志在1mm以上。在礦山過(guò)渡段，要在地形交換與交界處多布置2~3個(gè)加密點(diǎn)，從而增加點(diǎn)位距離像片標(biāo)志的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，再運(yùn)用inpho軟件進(jìn)行測(cè)量，以保證空三測(cè)量中全部控制點(diǎn)符合測(cè)量精準(zhǔn)度的要求。

3應(yīng)用航拍無(wú)人機(jī)的礦山地質(zhì)環(huán)境治理與傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)環(huán)境治理的比較

隨著數(shù)據(jù)信息被廣泛運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)，在地質(zhì)環(huán)境治理以及信息化管理中，數(shù)字地質(zhì)環(huán)境治理已成為當(dāng)前最主要的治理方式。傳統(tǒng)的技術(shù)管理因?yàn)槌杀靖摺⒅芷陂L(zhǎng)，導(dǎo)致了大量的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了地質(zhì)環(huán)境治理的效果。無(wú)人機(jī)的使用既減少了勞動(dòng)力的支出，又可以獲得人力無(wú)法達(dá)到的精度的地質(zhì)環(huán)境信息數(shù)據(jù)，從而及時(shí)獲得清晰的圖形，滿足數(shù)字信息化治理的要求。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量可以對(duì)礦山治理前后的變化進(jìn)行觀測(cè)，不僅可以提供高清的地形圖，同時(shí)可以提升模型與測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。由于礦山礦產(chǎn)資源是不可再生資源，并且近年來(lái)亂采、過(guò)采現(xiàn)象極為嚴(yán)重，憑借人力管理已很難達(dá)到有效的管理結(jié)果。此時(shí)，無(wú)人機(jī)拍攝的影像資料可以為地質(zhì)資源環(huán)境保護(hù)保駕護(hù)航，以其科學(xué)的管理與檢測(cè)方法進(jìn)行有效取證，從而提高地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)與維護(hù)效果。

4結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)航測(cè)以其不受地形條件限制的特點(diǎn)，可以對(duì)礦山地質(zhì)實(shí)施有效的測(cè)量監(jiān)控，并以其高精度、高分辨率的優(yōu)勢(shì)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的地形地貌進(jìn)行逼真還原，然后結(jié)合以往對(duì)地形、影像、自然災(zāi)害的監(jiān)控資料，合理地對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化治理，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)測(cè)量準(zhǔn)確性與科學(xué)性的提升，使地質(zhì)測(cè)量技術(shù)在礦上地質(zhì)資源治理中得的廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王麗娜.低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在土地整治中的應(yīng)用[J].環(huán)球市場(chǎng),2016(19):159.

作者:劉洋 單位:河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營(yíng)北區(qū)分公司