張中雷，張兵兵，方 翔，余斌杰，葛 坤，崔曉榮

(1.大昌建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 舟山 316021； 2.宏大爆破有限公司，廣東 廣州 510623)

0 引 言

無人機(jī)航測技術(shù)具有速度快、效率高、不受地形地貌限制、三維可視化效果好等特點(diǎn)，已應(yīng)用在城市測繪、土地整治、水利工程、地質(zhì)災(zāi)害防控等方面[1-4]。露天礦山規(guī)模大且地形地貌復(fù)雜，傳統(tǒng)的測量手段耗時長，人工勞動強(qiáng)度大，不利于生產(chǎn)計劃的及時制定與優(yōu)化調(diào)整。隨著無人機(jī)航測技術(shù)的出現(xiàn)，逐漸打破了這一僵局。目前，針對無人機(jī)航測在露天礦山方面的研究，朱海斌等[5]利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，進(jìn)行了露天礦區(qū)整體測繪工作及精度評價，認(rèn)為此技術(shù)在大比例地形測繪中具備可行性；趙紅澤等[6]基于小型無人機(jī)航攝的特點(diǎn)，利用Pix4D軟件對航拍圖像進(jìn)行自動識別處理，生成了露天礦山的三維數(shù)字表面模型，極大地提高了工作效率；賈虎軍等[7]采用無人機(jī)航測技術(shù)，得到了高精度的尾礦庫數(shù)字地表模型，對于計算堆排量變化范圍、構(gòu)建堆排三維模型等效果較好，為預(yù)測尾礦庫的安全穩(wěn)定性提供了依據(jù)；李長青等[8]通過布置少量控制點(diǎn)，借助無人機(jī)航測快速地重建了露天礦三維模型，且滿足1∶500的地形測圖精度要求；張玉俠等[9]將無人機(jī)傾斜攝影測量成功應(yīng)用在礦坑及排土場規(guī)模的計算中，精度較高，降低了人工勞動強(qiáng)度，為環(huán)境監(jiān)控提供了科學(xué)依據(jù)。此外，劉亮等[10]通過分析近景攝影系統(tǒng)的組成及優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)為數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)有助于露天礦山臺階爆破的可視化設(shè)計，可以解決當(dāng)前爆破施工中存在的獲取資料難、建模周期長、精度差等問題。低空無人機(jī)航攝應(yīng)用于露天礦山的土石方量計算，與傳統(tǒng)的DTM三角網(wǎng)法相比，相對誤差不大，為現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)提供了支持[11-12]。

綜上所述，無人機(jī)航測技術(shù)在露天礦山領(lǐng)域已有較多應(yīng)用，主要包括三維模型重建、工程量計算及穩(wěn)定性分析等，側(cè)重于解決露天礦山相關(guān)的具體技術(shù)問題，與露天礦現(xiàn)場生產(chǎn)方面契合度不夠好、銜接程度不高，未能系統(tǒng)地指導(dǎo)露天礦現(xiàn)場實(shí)際工作，尤其是在生產(chǎn)調(diào)度指揮方面的研究較少?；诼短斓V生產(chǎn)任務(wù)和強(qiáng)度大、現(xiàn)場有序管理難的特點(diǎn)，分析及構(gòu)建無人機(jī)在露天礦山生產(chǎn)調(diào)度體系，具有一定的實(shí)際意義。

1 工程概況

1.1 工程背景及重難點(diǎn)分析

舟山綠色石化基地位于浙江省舟山市岱山縣大、小魚山島圍墾區(qū)，是國家石油化工“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)項目之一，是(浙江)自由貿(mào)易試驗區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)和核心。舟山綠色石化基地建設(shè)前期施工任務(wù)主要是在大魚山島東西兩側(cè)實(shí)施開山、圍填海工程，為舟山綠色石化基地建設(shè)提供必需的建設(shè)用地，圍墾后形成深水岸線長約4 000 m，陸域面積約41 km2，擬建成我國島嶼型、現(xiàn)代化、生態(tài)型，具有國際先進(jìn)水平的煉化一體化石化基地。

露天礦山開采爆破工程是舟山綠色石化基地建設(shè)工程的重要組成部分，為石化基地陸域形成及圍堤工程提供石料供應(yīng)，同時也為石化基地提供建設(shè)用地，在整個項目中處于龍頭地位。一期開山爆破工程總工程量3 400萬m3，總工期20個月，由大魚山島、小魚山島在內(nèi)的10個相對獨(dú)立的開山區(qū)域組成，開采石料主要用于南防波堤工程、一期陸域形成、西北防波堤工程、大橋接線成陸工程、北部成陸工程等；二期開山爆破工程主要位于一期開山爆破工程的東側(cè)，土石方爆破開采方量約4 800萬m3，開采工期19.5個月，開采區(qū)域由大魚山島1#～7#山體和小魚山島五區(qū)、六區(qū)組成，主要用于魚山大橋接線工程、二期東側(cè)堤工程及陸域形成地基加固工程等。本工程有如下的重點(diǎn)難點(diǎn)。

1) 大規(guī)模石料供需平衡調(diào)度。工程需要進(jìn)行大規(guī)模、高強(qiáng)度的石料開采，滿足下游不同施工區(qū)域的多家用料單位的石料供應(yīng)，同時滿足不同用途石料的質(zhì)量要求，包括石渣墊層、堤心拋石、護(hù)面塊石、陸地拋石、水下拋石、陸域堆載預(yù)壓等，每種石料都有級配、強(qiáng)度、含泥量等方面的要求。

2) 多規(guī)格石高強(qiáng)度安全開采。石料開采規(guī)模大、工期緊、強(qiáng)度高，穩(wěn)產(chǎn)期保持300萬m3/月，日穿爆和挖運(yùn)量需高達(dá)12萬m3左右，加上爆破作業(yè)點(diǎn)多面廣，島上施工單位多、人員雜，采區(qū)臨近多家施工單位臨建區(qū)、綠色石化裝置區(qū)等，爆破區(qū)域周邊環(huán)境復(fù)雜，須嚴(yán)格控制爆破振動、爆破飛石等爆破負(fù)面效應(yīng)，對爆破技術(shù)管理水平提出很高要求。

1.2 生產(chǎn)調(diào)度體系構(gòu)建的必要性

露天礦山占地面積大，基本上以臺階剝離或者穿孔爆破為主，使得工作面數(shù)目較多，道路設(shè)計復(fù)雜多變，服務(wù)的機(jī)械設(shè)備也較多。因此，為了確保礦山的安全高效運(yùn)行，需要及時了解礦山的生產(chǎn)計劃執(zhí)行情況，進(jìn)而采取行之有效的調(diào)度指令。而傳統(tǒng)的露天礦山調(diào)度指揮系統(tǒng)存在一定的缺陷，以采用全站儀、RTK等測量為主，其數(shù)據(jù)采集耗時長，人力勞動強(qiáng)度大，且由于露天礦山地形的復(fù)雜性，一些陡峭位置的數(shù)據(jù)難以獲取，導(dǎo)致了礦山地形數(shù)據(jù)不完整，不利于后期制定合理的生產(chǎn)計劃。同時，存在數(shù)據(jù)更新速度慢、數(shù)據(jù)的可視性效果差等缺陷，不利于跨部門溝通，甚至曲解生產(chǎn)調(diào)度指令；此外，生產(chǎn)主要依靠有經(jīng)驗的人員進(jìn)行現(xiàn)場指揮，增加了人力成本，也存在指揮不當(dāng)甚至不可執(zhí)行的情況，難以實(shí)現(xiàn)采礦專家的遠(yuǎn)程診斷和指導(dǎo)。

而無人機(jī)航測技術(shù)測量速度快，10 km2左右的露天礦山，可在兩個小時內(nèi)完成測量。且自帶的數(shù)據(jù)收據(jù)采集及處理軟件的功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)航拍數(shù)據(jù)的三維解析，得到露天礦山的三維數(shù)字模型，真實(shí)地反映礦山的完整地形地貌及現(xiàn)場施工執(zhí)行情況。在此基礎(chǔ)上，可以獲取礦山的數(shù)字表面模型，三維可視化效果極好，為礦山的生產(chǎn)規(guī)劃設(shè)計和礦山實(shí)景巡查與執(zhí)行偏差比對分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為礦山調(diào)度指令的研究與下達(dá)、檢查與糾偏提供技術(shù)支撐，也可進(jìn)行采礦專家的遠(yuǎn)程診斷和指導(dǎo)，解決了采礦專家上島難、耗時長、費(fèi)用高的問題。

2 無人機(jī)生產(chǎn)調(diào)度體系的構(gòu)建

2.1 無人機(jī)測繪系統(tǒng)選型分析

無人機(jī)航測技術(shù)具有測繪效率高、無死角等優(yōu)勢，微型無人機(jī)、小型無人機(jī)一般搭載攝像頭獲取圖片和錄像，采集的數(shù)據(jù)是定性的，無法滿足礦山定量化測量的要求；中型無人機(jī)、大型無人機(jī)可以搭載各種礦山測量設(shè)備，但投資造價較高，對無人機(jī)駕駛員的要求亦較高，不具備經(jīng)濟(jì)合理性。因此，基于礦山測量精度和設(shè)備投資造價控制的要求，應(yīng)選擇價廉物美的輕小型民用無人機(jī)為搭載平臺，進(jìn)行露天礦山測量和三維建模。通過綜合分析小型無人機(jī)搭載平臺和負(fù)載數(shù)據(jù)采集儀器的特點(diǎn)，認(rèn)為以下四種方案可行：方案一：固定翼無人機(jī)正射影像航測；方案二：多旋翼無人機(jī)傾斜攝影測量；方案三：多旋翼無人機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)；方案四：機(jī)載三維激光掃描系統(tǒng)。

上述四種無人機(jī)的露天礦山測量與三維建模系統(tǒng)，因無人機(jī)的飛行原理不同，飛行速度和搭載負(fù)荷大小存在差異；同時，因為搭載數(shù)據(jù)采集儀器的測量原理不同，測量效率和儀器設(shè)備自重也有較大差別。因此，需要進(jìn)行無人機(jī)搭載平臺與負(fù)荷的匹配分析(表1)，同時兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，優(yōu)選滿足露天礦山測量與三維建模相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求的無人機(jī)測繪系統(tǒng)。

表1 無人機(jī)搭載平臺與負(fù)載的匹配分析Table 1 Matching analysis of the platform and load of the UAV

露天礦山測量與三維建模相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求包括測量效率、測量精度和設(shè)備系統(tǒng)價格等，建議首選價廉物美的方案一，可選用1∶500、1∶1 000和1∶2 000比例尺測繪，測量精度能滿足礦山宏觀生產(chǎn)調(diào)度需要；方案二、方案三和方案四的測量精度稍高，可進(jìn)行1∶200和1∶500比例尺測繪，但測量效率降低一個數(shù)量級。方案二投資價格稍高，不失為較好的備選方案，但數(shù)據(jù)后處理軟硬件系統(tǒng)的要求較高；方案三無測點(diǎn)的顏色信息，導(dǎo)致數(shù)據(jù)后處理中的點(diǎn)云分類與提取較難，對點(diǎn)云編輯與處理的要求較高；方案四，當(dāng)前階段無人機(jī)搭載平臺與負(fù)載的匹配不太理想，加上價格比較昂貴，暫不推薦使用，但隨著機(jī)載三維激光掃描儀的輕便化和高效化的發(fā)展，其整體優(yōu)勢將進(jìn)一步凸顯。

2.2 無人機(jī)調(diào)度指揮系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

在露天礦山開采過程中，無人機(jī)調(diào)度指揮系統(tǒng)架構(gòu)主要包括無人機(jī)航攝影像的采集與三維解析，將解析后的航測成果應(yīng)用在現(xiàn)場生產(chǎn)規(guī)劃及安全生產(chǎn)管理等方面，實(shí)現(xiàn)下達(dá)及執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度指令的目的，且實(shí)現(xiàn)露天礦山生產(chǎn)過程管理水平的PDCA循環(huán)提升(圖1)。其中，執(zhí)行層為無人機(jī)調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)支撐，快速準(zhǔn)確地獲取礦山的地形地貌信息，生成可視化的礦山采場數(shù)據(jù)。管理層為數(shù)據(jù)的分析及應(yīng)用階段，將得到的航測數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)調(diào)度工作，進(jìn)行實(shí)景巡查和工程量計量等工作，有效保證了礦山的高效生產(chǎn)。具體主要通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)。

圖1 無人機(jī)航測指導(dǎo)生產(chǎn)的流程Fig.1 The process of UAV aerial survey guiding production

1) 航測無人機(jī)外業(yè)作業(yè)的準(zhǔn)備，包括飛機(jī)組裝、地面站安放和相機(jī)安裝調(diào)試及地面站軟件檢查與設(shè)置和飛行檢查、飛行計劃規(guī)劃設(shè)計及繪制，最后上傳飛行計劃，執(zhí)行飛行任務(wù)；分別收集航拍外業(yè)作業(yè)獲取的正射影像和POS數(shù)據(jù)，接著進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括POS數(shù)據(jù)的差分和圖像與POS數(shù)據(jù)的匹配，使數(shù)據(jù)格式滿足圖像解析軟件的格式要求。

2) 利用采集的航拍圖像、POS數(shù)據(jù)和輸出坐標(biāo)系要求，進(jìn)行初步空三處理，生成未畸變圖像，為后續(xù)控制點(diǎn)匹配和空三加密奠定基礎(chǔ)；輸入控制點(diǎn)，進(jìn)行控制點(diǎn)匹配，再進(jìn)行空三加密解析，獲得整體的高精度的礦山三維模型的密集點(diǎn)云；基于礦山的整體三維密集點(diǎn)云，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)后處理自動獲取礦山的等高線，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行局部臺階剖面的描圖補(bǔ)充，獲得標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字線劃地圖；基于數(shù)字線劃地圖，利用數(shù)字礦山軟件進(jìn)行三維建模并進(jìn)行礦山三維規(guī)劃與設(shè)計；基于礦山的整體三維密集點(diǎn)云，建立礦山的數(shù)字表面模型，再進(jìn)行數(shù)據(jù)局部優(yōu)化建立礦山及其周邊區(qū)域的實(shí)景模型。

3) 通過航點(diǎn)采集輸入，進(jìn)行礦山實(shí)景巡查，了解礦山宏觀生產(chǎn)數(shù)據(jù)，必要時采用小型旋翼無人機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充巡查，全面、準(zhǔn)確地掌握礦山生產(chǎn)執(zhí)行情況的動態(tài)數(shù)據(jù)。比對礦山三維規(guī)劃設(shè)計和礦山生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)差異并分析原因，研究分析并下達(dá)現(xiàn)場調(diào)度計劃指令。

4) 調(diào)度指令的執(zhí)行監(jiān)督與糾偏，包括日常檢查和階段檢查，其中日常檢查主要通過小型旋翼無人機(jī)進(jìn)行，階段檢查利用輕型航測無人機(jī)進(jìn)行，同時適時重復(fù)并迭代上述步驟，進(jìn)行下一輪生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)的及時更新與分析和安全生產(chǎn)調(diào)度指令的執(zhí)行檢查與糾偏，最終實(shí)現(xiàn)露天礦山生產(chǎn)過程管理水平的PDCA循環(huán)提升。

3 無人機(jī)航測生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)施

生產(chǎn)調(diào)度體系的有效實(shí)施，依賴于無人機(jī)航測的準(zhǔn)確執(zhí)行及航測成果的解析，從外業(yè)作業(yè)獲取必要的航測數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)業(yè)處理軟件中進(jìn)行圖像解析，將獲取的航測成果，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，綜合運(yùn)用到露天礦山的生產(chǎn)調(diào)度指揮工作中。

3.1 無人機(jī)航測的外業(yè)工作

無人機(jī)借助GPS精確定位技術(shù)，獲取測量瞬間的空間位置，其與測量儀器的攝影中心點(diǎn)空間位置相對固定，可簡化空間位置換算，再通過解析空中三角數(shù)據(jù)處理軟件還原航測實(shí)際位置。目前常用的方法是區(qū)域網(wǎng)平差，即在由多條航線連接成的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密，并對加密點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程進(jìn)行整體平差計算。

本次采用華測P310系列輕小型無人機(jī)，翼展達(dá)2.6 m，搭載高分辨率的數(shù)碼相機(jī)用于獲取礦山正射影像。無人機(jī)外業(yè)工作階段，最為關(guān)鍵的是航線的規(guī)劃設(shè)計。在大魚山島航測期間，根據(jù)無人機(jī)自帶的地圖顯示出測區(qū)的地形地貌，結(jié)合氣候及地理位置分布情況，共布置了4個架次，保證有效覆蓋整個區(qū)域(圖2)，其中架次一的航線規(guī)劃見圖2(b)。為保證最高處重疊率，航向和旁向重疊度均不低于65%，航攝比例尺約為1∶500，平均地面采樣間隔4.68 cm。采用定點(diǎn)曝光方式進(jìn)行攝影測量，共獲取了1 216張像片。所拍攝的正射影像圖像清晰、分辨率高，明度、色調(diào)容易辨別，色彩效果理想。

3.2 航測數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理

為了還原露天礦山及其周邊設(shè)備設(shè)施的三維屬性，需要將系列的二維航拍圖像轉(zhuǎn)換為整個礦山的三維密集點(diǎn)云，數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確且可視性好。無人機(jī)航測技術(shù)可在短時間內(nèi)獲取測區(qū)所在區(qū)域的地形地貌信息，數(shù)據(jù)量十分龐大，三維坐標(biāo)信息及二維圖像信息等，人工處理無法實(shí)現(xiàn)，故必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)的批量解析處理。

本次采用Pix4Dmapper軟件進(jìn)行一站式自動處理，具有操作簡單、所有流程均可一站式處理等特點(diǎn)，可快速生成3D地圖、三維模型等，進(jìn)而評價航測成果。首先進(jìn)行航拍圖像的空三加密解析(圖3)，使圖像還原具有空間屬性，實(shí)現(xiàn)圖像的完整拼接；使用距離冪加權(quán)法生成了攝區(qū)區(qū)域2.5D的柵格數(shù)字表面模型(圖4)以及數(shù)字正射影像圖(圖5)。

圖2 大魚山島測區(qū)航攝區(qū)域分布及航線規(guī)劃Fig.2 Aerial photography area distribution and route planning in the Dayushan island

圖3 空三加密處理Fig.3 Empty three encryption processing

圖4 數(shù)字正射影像圖Fig.4 Digital orthophoto model

圖5 數(shù)字表面模型Fig.5 Digital surface model

3.3 航測成果在大型采石礦山生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用

考慮到本特大型多規(guī)格石開采工程的工期短、任務(wù)重，分期招投標(biāo)分期建設(shè)，不具備露天礦山生產(chǎn)的長期穩(wěn)定屬性，施工人員設(shè)備等臨時組建；與常規(guī)露天礦山生產(chǎn)工藝“穿孔→爆破→鏟裝→運(yùn)輸→排土”相比，本工程對“爆破”和“填筑”工藝有較強(qiáng)的專業(yè)性要求，為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，爆破單位統(tǒng)一協(xié)調(diào)實(shí)施“穿孔→爆破→鏟裝”環(huán)節(jié)，多家填筑單位負(fù)責(zé)“運(yùn)輸→填筑→建設(shè)”環(huán)節(jié)。

因此，本多規(guī)格石開采工程的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)主要關(guān)注“工程進(jìn)度與計量”和“采場布局與石料調(diào)配(含爆破質(zhì)量控制)”兩個方面。無人機(jī)調(diào)度指揮系統(tǒng)在上述兩個方面具備核心優(yōu)勢，即基于無人機(jī)航測和三維建模技術(shù)，方便快捷地采集了露天采場信息，一是進(jìn)行“工程進(jìn)度管理和工程計量”；二是進(jìn)行“采場布局設(shè)計與石料調(diào)配”，即先根據(jù)地質(zhì)情況劃分區(qū)域供應(yīng)各種規(guī)格石，再合理設(shè)計爆破參數(shù)，最后進(jìn)行石料的科學(xué)調(diào)配。

1) 石料供需平衡調(diào)度。礦山開采的所有石料均用于舟山綠色石化基地建設(shè)陸域形成的施工，礦山開采既為陸域形成提供石料來源，同時又是陸域形成的一部分，開采到設(shè)計標(biāo)高后為舟山綠色石化基地提供建設(shè)用地?；跓o人機(jī)現(xiàn)場巡視和三維建模技術(shù)，以人工造地位置及時間節(jié)點(diǎn)要求為指導(dǎo)思想，掌握工程整體進(jìn)展和施工動態(tài)，為科學(xué)合理地石料供需平衡調(diào)度提供了宏觀視野和精確計量，提高供需平衡調(diào)度指令的科學(xué)性，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

石料供需平衡的規(guī)劃設(shè)計：利用無人機(jī)航測區(qū)域大、效率高的優(yōu)勢，動態(tài)掌握回填、需料區(qū)域的工程整體進(jìn)展和施工動態(tài)，用于分析石料需求計劃、開采強(qiáng)度、石料規(guī)格等方面的要求。

石料供需平衡的快速計量：基于無人機(jī)航測數(shù)據(jù)及配套Pix4D軟件，利用其便捷的面積計算功能，進(jìn)行開采區(qū)移山造地和回填區(qū)填海造地進(jìn)度的管理，有利于早期規(guī)劃及現(xiàn)場施工安排；利用其體積計算功能框選一定的范圍，獲取該范圍內(nèi)的方量，進(jìn)行不同開采區(qū)域剩余山體的計量與分析，適時優(yōu)化調(diào)整供料計劃，確保供料強(qiáng)度、人工造地進(jìn)度要求，保證開采石料的加權(quán)平均運(yùn)距短。

石料供需平衡的調(diào)度管理：利用無人機(jī)航測數(shù)據(jù)，掌握不同的石料開采區(qū)域的石料供需平衡偏差情況，及時下達(dá)調(diào)度指令糾偏。如果供料大于需料，現(xiàn)場臨時堆放石料多，則壓制爆破開采工作面，導(dǎo)致區(qū)域難以按時爆破至設(shè)計標(biāo)高提供建設(shè)用地；需料大于供料，石料供給不足，不利于設(shè)計陸域的形成，導(dǎo)致圍墾造地上的建設(shè)施工推遲。

2) 多規(guī)格石高強(qiáng)度開采生產(chǎn)管理。超大規(guī)模、高強(qiáng)度多規(guī)格石開采調(diào)度指揮的原則是供料區(qū)域的工程地質(zhì)情況有利于保證爆破質(zhì)量、降低爆破成本，同時確保供料區(qū)域與需要區(qū)域的需求強(qiáng)度匹配、運(yùn)距短。借助無人機(jī)現(xiàn)場巡視和三維實(shí)景建模技術(shù)，進(jìn)行多規(guī)格石開采工程的規(guī)劃設(shè)計和調(diào)度指揮，實(shí)現(xiàn)多規(guī)格石的定制化、訂單化生產(chǎn)，主要開展了以下技術(shù)和管理工作。

復(fù)雜開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計：基于開采區(qū)域的三維數(shù)字化建模技術(shù)及其配套Pix4D軟件，可進(jìn)行長度、面積、體積的快速測量，定量地獲取采場工作線長度及位置、施工工作面大小、石料開采工程量等礦山開采設(shè)計所需的技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行可視化的復(fù)雜開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計，從而合理劃分爆破區(qū)域、配置施工設(shè)備。

多規(guī)格石開采計劃編制：采區(qū)地表三維模型和工程地質(zhì)資料相結(jié)合，進(jìn)行供料區(qū)域與供料質(zhì)量的設(shè)計，即根據(jù)爆破巖體的裂隙發(fā)育程度等地質(zhì)參數(shù)確定擬爆破的規(guī)格石種類，地質(zhì)匹配有利于提高爆破質(zhì)量、降低爆破成本，同時兼顧石料調(diào)配運(yùn)距合理。

調(diào)度指揮與專家遠(yuǎn)程診斷：基于礦山的整體三維密集點(diǎn)云，建立礦山的數(shù)字表面模型，再進(jìn)行數(shù)據(jù)局部優(yōu)化，建立礦山及其周邊區(qū)域的實(shí)景模型，可進(jìn)行礦山現(xiàn)場實(shí)景巡查，了解礦山生產(chǎn)數(shù)據(jù)，必要時采用小型旋翼無人機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充巡查，全面準(zhǔn)確地掌握礦山生產(chǎn)執(zhí)行情況，并可同時比對礦山三維規(guī)劃設(shè)計和礦山生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)差異，分析原因下達(dá)調(diào)度指令。

自帶繪制及測量功能，可將航測成果進(jìn)行更為有效快捷地展示，節(jié)省了大量的前期測量和管理工作的時間，不需要很多的現(xiàn)場管理人員?？紤]到礦山的地理位置較為偏僻，交通狀況不佳，可將航測成果遠(yuǎn)程傳輸?shù)娇傊笓]室，采礦專家可遠(yuǎn)程審閱航測成果，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，極大地提高了生產(chǎn)和管理水平；航測成果的三維可視化效果較好，不存在監(jiān)測死角，生產(chǎn)管理工作檢查、中長期生產(chǎn)計劃制定、優(yōu)化生產(chǎn)工藝等，不需要多次爬山涉水現(xiàn)場勘查，極大地提高了工作效率，更有助于采礦專家全面管控與指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)工作。

4 結(jié) 論

1) 通過分析小型無人機(jī)搭載平臺和負(fù)載數(shù)據(jù)采集儀器的特點(diǎn)，提出了四種無人機(jī)選型方案。綜合考慮大型露天采石礦山測繪的需求和無人機(jī)航測的相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，分析了四種選型方案對應(yīng)的測量效率、測量精度和設(shè)備系統(tǒng)價格，認(rèn)為選用固定翼無人機(jī)正射影像航拍系統(tǒng)更為合理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了無人機(jī)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。

2) 無人機(jī)調(diào)度指揮系統(tǒng)具有粗細(xì)結(jié)合、及時高效的特點(diǎn)，通過高效的固定翼無人機(jī)航拍及集成化的圖像解析與數(shù)據(jù)后處理獲得宏觀的礦山地表模型，同時利用靈活的小型旋翼無人機(jī)進(jìn)行必要的補(bǔ)充踏勘了解細(xì)節(jié)，確保礦山生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)的全面性、及時性和精確性。為及時并科學(xué)地研究并下達(dá)調(diào)度指令奠定基礎(chǔ)，亦有利于調(diào)度指令的執(zhí)行檢查與糾偏和采礦專家的遠(yuǎn)程診斷與指導(dǎo)，適應(yīng)露天礦山動態(tài)管理需求和持續(xù)提升技術(shù)管理水平的需求。

3) 采用無人機(jī)航測技術(shù)獲取了舟山大型露天采石礦山的正射影像及三維模型，實(shí)踐表明，航測成果可較好地應(yīng)用在石料供需平衡調(diào)度與多規(guī)格石高強(qiáng)度開采生產(chǎn)管理方面，保證了工程進(jìn)度與采場布局的協(xié)同發(fā)展，有利于大型露天采石礦山的生產(chǎn)調(diào)度指揮，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。