＊畢 怡

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)煤礦 山西 032306）

礦產(chǎn)行業(yè)作為我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)支柱，在對(duì)地質(zhì)礦山開發(fā)不斷深入的過(guò)程中，也同樣帶來(lái)了一定的問(wèn)題，采取有效的地質(zhì)礦山治理措施，更加契合于可持續(xù)發(fā)展理念。應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)于地質(zhì)礦山治理中，可以憑借其靈活性與適應(yīng)性帶回準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，能夠很好地應(yīng)對(duì)礦山地質(zhì)情況較為復(fù)雜的問(wèn)題，為后續(xù)的治理措施提供重要的數(shù)據(jù)支持。

1.無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)概述

（1）基本概念。無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)是以無(wú)人機(jī)為空中平臺(tái)，其含有高分辨率攝像機(jī)、傳感裝置以及紅外掃描儀等關(guān)鍵設(shè)備，以此來(lái)快速精準(zhǔn)地捕捉地質(zhì)礦山畫面，獲取重要的測(cè)量信息，在傳感器的作用下將捕捉得到的圖像與數(shù)據(jù)信息回傳至計(jì)算機(jī)終端，并且對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理分析，遵循測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求將其生成更加直觀與清晰的圖像。無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)是一種復(fù)合型的技術(shù)手段，它涵蓋了微波傳輸、計(jì)算機(jī)處理、遙感遙測(cè)以及高空拍攝等，具有優(yōu)越的應(yīng)用價(jià)值[1]。

（2）工作原理。無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)的工作原理為：在無(wú)線遙感技術(shù)以及相關(guān)裝置的作用下來(lái)控制無(wú)人機(jī)移動(dòng)航線，確保其可以在預(yù)先設(shè)定好的航線軌道上運(yùn)行，并進(jìn)行拍攝測(cè)量。傳統(tǒng)模式下的無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)主要集中在采集垂直角度的圖像數(shù)據(jù)信息，伴隨著無(wú)人機(jī)傾斜測(cè)量技術(shù)的衍生，現(xiàn)階段的無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)已經(jīng)能夠做到多角度、無(wú)死角以及全方位的拍攝，可以收集得到的數(shù)據(jù)信息總量大幅上漲，數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)度也隨之增強(qiáng)。當(dāng)前所應(yīng)用的無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)，無(wú)人機(jī)可以同步搭載多數(shù)量、多角度的攝像頭，實(shí)現(xiàn)交叉拍攝，提高數(shù)據(jù)信息采集的全面性，數(shù)據(jù)信息的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值更為良好。無(wú)人機(jī)的主要?jiǎng)恿?lái)源為電池，確保無(wú)人機(jī)在一定的時(shí)間期限內(nèi)可以穩(wěn)定飛行，無(wú)人機(jī)所具有的電池搭載動(dòng)力系統(tǒng)能夠緩解振動(dòng)情況，防止對(duì)成像質(zhì)量產(chǎn)生不利干擾。無(wú)人機(jī)固定翼確保數(shù)據(jù)信息采集效率過(guò)關(guān)，續(xù)航能力優(yōu)越。

2.地質(zhì)礦山治理中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)

（1）安全可靠性過(guò)關(guān)。地質(zhì)礦山治理中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠性過(guò)關(guān)。在傳統(tǒng)的地質(zhì)礦山測(cè)量工作中，往往采取人力方式來(lái)獲取所需的數(shù)據(jù)信息，該方式存在一定的危險(xiǎn)系數(shù)，不僅容易造成測(cè)量?jī)x器損壞，嚴(yán)重情況下還會(huì)出現(xiàn)人員傷亡情況。而無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)則有助于從根源上解決這一問(wèn)題，無(wú)人機(jī)可以根據(jù)所下達(dá)的指令到危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行深入調(diào)查以及數(shù)據(jù)信息采取，取代了傳統(tǒng)模式下的測(cè)量人員，保證測(cè)量工作安全性。再加上無(wú)人機(jī)是由智能系統(tǒng)所控制，在航拍過(guò)程中還可以監(jiān)測(cè)作業(yè)環(huán)境，對(duì)測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)加以規(guī)避，避免其受到外界環(huán)境的干擾，使用生命周期被大大延長(zhǎng)。

（2）無(wú)需投入較高成本。地質(zhì)礦山治理工作具有很高的難度系數(shù)，而且工作量也較大，需要投入一定量的資源，整體的測(cè)量成本較高。而應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)礦山治理中，則無(wú)需投入較高成本，就可以切實(shí)滿足測(cè)量的基本需求。此技術(shù)的具體應(yīng)用只需要采買無(wú)人機(jī)，為其配備對(duì)應(yīng)的傳感器以及攝像機(jī)等關(guān)鍵的設(shè)施設(shè)備。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)操作有一定的技術(shù)要求，需在專業(yè)人員的指導(dǎo)下開展測(cè)量工作，所以地質(zhì)礦山治理部門也可以采取無(wú)人機(jī)租賃的方式，由測(cè)量單位提供相應(yīng)的搭載設(shè)備，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高資料利用率，從多方面減少成本投入，獲得更為良好的經(jīng)濟(jì)收益。

（3）保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。地質(zhì)礦山治理中對(duì)礦山測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有著十分嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)模式下的測(cè)量工作所得到的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性與時(shí)效性不過(guò)關(guān)，對(duì)地質(zhì)礦山治理措施的有效落實(shí)造成了消極阻礙。而無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能夠依據(jù)地質(zhì)礦山的實(shí)際情況和測(cè)量需求來(lái)靈活調(diào)整無(wú)人機(jī)飛行高度、相機(jī)分辨率以及比例尺設(shè)定。無(wú)人機(jī)搭載攝像機(jī)與定位儀器等，可以做到精準(zhǔn)定位測(cè)量圖像，數(shù)據(jù)信息采集工作可以從多個(gè)角度進(jìn)行，數(shù)據(jù)信息輸出質(zhì)量良好，可以滿足多類型的測(cè)量工作需求，增強(qiáng)圖像的高清程度[2]。

（4）作業(yè)效率表現(xiàn)優(yōu)越。地質(zhì)礦山治理過(guò)程中涉及眾多環(huán)節(jié)，提前規(guī)劃好測(cè)繪工作非常關(guān)鍵，從之前的測(cè)繪工作表現(xiàn)來(lái)看，工作效率較低，存在資源浪費(fèi)情況。而通過(guò)應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)，則在原有的基礎(chǔ)上大大提高了資源利用效率，無(wú)需投入過(guò)多的時(shí)間成本與人力成本，作業(yè)效率表現(xiàn)優(yōu)越。通過(guò)無(wú)人機(jī)操作人員和信息系統(tǒng)操作人員的密切配合，可以快速地完成多項(xiàng)測(cè)量工作，降低了原本的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了測(cè)量工作的科學(xué)合理化程度，為后續(xù)的地質(zhì)礦山治理措施制定與落實(shí)奠定了重要的基礎(chǔ)。

3.地質(zhì)礦山治理中無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)

(1)礦山地質(zhì)精細(xì)化測(cè)繪

①科學(xué)應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)。無(wú)人機(jī)是被無(wú)線電遙控或帶有計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)實(shí)施操控的一種無(wú)人飛行器，它具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，其使用過(guò)程中也無(wú)需投入較大成本，可以高質(zhì)量完成各類任務(wù)。開展礦山地質(zhì)精細(xì)化測(cè)繪工作可以科學(xué)應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)，其能夠很好地應(yīng)對(duì)各類型的應(yīng)急突發(fā)事件，第一時(shí)間對(duì)外發(fā)出報(bào)警預(yù)警。無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)是將無(wú)人機(jī)作為空中拍攝基本單元與平臺(tái)，在計(jì)算機(jī)設(shè)備的支持下，科學(xué)合理地處理其所回傳的各類拍攝圖像信息，同時(shí)可以遵循礦山地質(zhì)測(cè)繪的具體精度需求來(lái)開展視頻圖像采集工作。通過(guò)應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)，有助于大大降低傳統(tǒng)模式下開展礦山地質(zhì)測(cè)繪工作的人力消耗，該技術(shù)操作應(yīng)用還具有簡(jiǎn)便性特征，可以高效地完成測(cè)繪工作。傳統(tǒng)模式下的測(cè)繪工作開展所應(yīng)用的測(cè)繪方式需要使用眾多的大型機(jī)械設(shè)備，在使用之前還需向相關(guān)部門報(bào)備，通過(guò)審核申請(qǐng)后才可使用。而應(yīng)用無(wú)人機(jī)則無(wú)需這些步驟，應(yīng)用流程也十分簡(jiǎn)便，可以有效地節(jié)省礦山地質(zhì)測(cè)繪成本。

②發(fā)揮三維數(shù)據(jù)信息模型輔助作用。為了能夠進(jìn)一步提高礦山內(nèi)部地質(zhì)情況的測(cè)繪準(zhǔn)確度，除了要應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)之外，還應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地構(gòu)建三維數(shù)據(jù)信息模型，發(fā)揮出其輔助作用。三維數(shù)據(jù)信息模型具有較高的三維空間數(shù)據(jù)信息處理水平，可以在模型中添入相應(yīng)的礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)信息，后續(xù)對(duì)其操縱十分便利化。三維數(shù)據(jù)信息模型的本質(zhì)就是在模型構(gòu)建的有效范圍與地質(zhì)空間形成一個(gè)結(jié)合體，為進(jìn)行后續(xù)的礦山地質(zhì)測(cè)繪工作提供數(shù)據(jù)信息支持。三維數(shù)據(jù)信息模型的界限可以設(shè)定為地質(zhì)礦山的巖層面，將其地質(zhì)情況細(xì)化分成不同性質(zhì)的巖層，更加有助于達(dá)成精細(xì)化測(cè)繪目標(biāo)。

③明確測(cè)繪區(qū)域和航線。從無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，絕大部分的無(wú)人機(jī)在實(shí)際航拍過(guò)程中可以維持的時(shí)間較短，一般在30min左右。為了解決其航行時(shí)間短的問(wèn)題，需提前明確測(cè)繪區(qū)域，制定相對(duì)應(yīng)的航線。礦山地質(zhì)精細(xì)化測(cè)繪在準(zhǔn)確劃分航拍區(qū)域的基礎(chǔ)上，可以更加合理化地安排測(cè)繪時(shí)間與測(cè)繪航線。當(dāng)?shù)V山地質(zhì)測(cè)繪面臨較大面積的測(cè)繪區(qū)域，可以采取分段測(cè)繪的方式，無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)也能夠在合理的時(shí)間段內(nèi)完成，進(jìn)而推斷出后續(xù)的時(shí)間規(guī)劃，科學(xué)制定無(wú)人機(jī)航拍工作計(jì)劃，高效開展礦山地質(zhì)測(cè)繪工作[3]。

(2)礦山地質(zhì)災(zāi)害

礦山地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題是地質(zhì)礦山治理需著重考慮的問(wèn)題，為了能夠當(dāng)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)化的定位，就要科學(xué)應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)。

①準(zhǔn)確提取礦山災(zāi)情信息。礦山內(nèi)部的成礦區(qū)域絕大多數(shù)都位于惡劣的地質(zhì)條件下，通常為突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，具有很強(qiáng)的破壞力，且難以提前檢測(cè)預(yù)防，當(dāng)?shù)V山出現(xiàn)災(zāi)害狀況，就極易引發(fā)大規(guī)模的山體塌陷。無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)具有精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的特征，在其應(yīng)用過(guò)程中，借助于其所具有的數(shù)據(jù)信息專業(yè)獲取設(shè)備來(lái)有效拼接礦山內(nèi)部基本情況，并且還能夠矩形矯正所設(shè)定的平面二維坐標(biāo)，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建完整化的三維立體模型，依據(jù)礦山的具體地質(zhì)情況在模型中進(jìn)行全面還原。與此同時(shí)，將無(wú)人機(jī)所采集到的低空影像與原礦山地貌來(lái)綜合對(duì)比，后續(xù)再以紋理疊加的方式來(lái)細(xì)節(jié)化處理礦山的主要災(zāi)害區(qū)域，更加深層次地分析影像疊加后的礦山內(nèi)部地質(zhì)情況，標(biāo)注方式可以采取文字標(biāo)注或符號(hào)標(biāo)注，找到主要災(zāi)害點(diǎn)。以此為基礎(chǔ)，科學(xué)設(shè)計(jì)礦山內(nèi)部災(zāi)情信息提取方式，借助于無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)來(lái)確保各個(gè)圖區(qū)的內(nèi)部信息的精度過(guò)關(guān)。后續(xù)再幾何對(duì)比無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)所提取到的數(shù)據(jù)信息域DEM，設(shè)定坐標(biāo)主要方向?yàn)楸壤咭员狈较?，該方式下，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)域坐標(biāo)會(huì)更加順暢，能夠合乎災(zāi)害數(shù)據(jù)信息配對(duì)需求。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的特征化圖像所處位置以及與比例尺大小有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而準(zhǔn)確定位出礦山內(nèi)部的災(zāi)害區(qū)域。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)在航拍過(guò)程中存在著軌道偏離的可能，所以還應(yīng)當(dāng)在數(shù)據(jù)信息獲取階段時(shí)科學(xué)應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)來(lái)有效調(diào)試偏離精準(zhǔn)度，以此避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息偏離性誤差狀況[4]。使用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)中的三維拍攝技術(shù)，完成二次模擬成像，有助于動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)拍攝圖像，合乎礦山地質(zhì)災(zāi)害信息精準(zhǔn)化提取具體要求。

②妥善處理礦山災(zāi)害信息。礦山地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)信息提取工作所含有的環(huán)節(jié)包括篩查數(shù)據(jù)信息、去噪以及提煉，也就是要有針對(duì)性地處理采集到的信息。第一，應(yīng)數(shù)據(jù)綜合性評(píng)估采集信息，以此區(qū)域性劃分礦山內(nèi)部地質(zhì)災(zāi)害，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害覆蓋面積的嚴(yán)重度細(xì)化信息為3個(gè)等級(jí)。對(duì)于礦山內(nèi)部受損害地質(zhì)狀況的識(shí)別可以采取測(cè)繪影像解釋方式，整體性評(píng)估主要地質(zhì)類型占比的受損情況，根據(jù)評(píng)估結(jié)果來(lái)明確礦山災(zāi)害的具體等級(jí)，與附近生態(tài)環(huán)境所具有的自我修復(fù)能力特征相結(jié)合，刪除災(zāi)害影響相對(duì)來(lái)說(shuō)較弱的區(qū)域數(shù)據(jù)。第二，需二次處理刪除余下的數(shù)據(jù)信息，借助于無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)來(lái)有效識(shí)別各數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)度，刪除處于較低精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)信息，以應(yīng)用邊緣模糊化方式來(lái)細(xì)化災(zāi)區(qū)位置，和區(qū)域識(shí)別有機(jī)融合，提取出關(guān)鍵的價(jià)值信息，之后再人工解讀礦山災(zāi)區(qū)的實(shí)際受損程度，確保數(shù)據(jù)信息處理更為準(zhǔn)確，有助于相關(guān)工作人員更加快速地分辨出災(zāi)害物。第三，以所獲取到的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，針對(duì)性地提煉多元化信息，以正向映射技術(shù)來(lái)高程模型成像處理矯正完畢的數(shù)據(jù)信息，高質(zhì)量完成數(shù)據(jù)信息預(yù)處理。

③顯示分析礦山災(zāi)害測(cè)繪圖像。借助比例尺重復(fù)矯正處理完成的數(shù)據(jù)信息，獲得相對(duì)應(yīng)的熱紅外線和DEM數(shù)據(jù)信息，其是礦區(qū)災(zāi)害成像的數(shù)據(jù)信息源。借助顯示設(shè)備來(lái)投映數(shù)據(jù)信息在屏幕中，應(yīng)用人工翻譯技術(shù)來(lái)分類災(zāi)害基本類型。同時(shí)還要全面地識(shí)別地質(zhì)礦山隱藏的災(zāi)害體，以定位方法來(lái)深層次分析圖像結(jié)果，制定有針對(duì)性的增援計(jì)劃，對(duì)礦山二次災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防。在無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)的支持下，開展礦山三維建模，以此全面顯示分析礦山災(zāi)害測(cè)繪圖像。

(3)礦山地質(zhì)勘查

①構(gòu)建礦山地質(zhì)勘查三維模型。礦山地質(zhì)勘查是地質(zhì)礦山治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，可以構(gòu)建出準(zhǔn)確化程度更高的三維模型。在進(jìn)行建模時(shí)，基礎(chǔ)內(nèi)容為礦山各大位置的點(diǎn)云坐標(biāo)信息，與被勘查的礦山地質(zhì)區(qū)域基本特征有機(jī)融合，則可以有效連接離散的點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息，組建連續(xù)面。建立面構(gòu)網(wǎng)有助于形成規(guī)則性的矩形網(wǎng)絡(luò)以及不規(guī)則的三角網(wǎng)絡(luò)。礦山地質(zhì)三維模型是以數(shù)字的方式來(lái)展現(xiàn)出礦山地形特征的空間特征，獲取和展示遙感資料更加便利。采取數(shù)字高程模型的方式還有助于體現(xiàn)出礦山勘查過(guò)程中的地表形態(tài)和特征，自動(dòng)化生成柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集合。而礦山地質(zhì)正射影像模型相比于上述兩種模型來(lái)說(shuō)，它有著更加豐富的表達(dá)，直觀性和真實(shí)性特征也更加顯著[5]。

②設(shè)定無(wú)人機(jī)航拍航線。當(dāng)?shù)V山地質(zhì)三維模型構(gòu)建完成后，為了確?？辈闇y(cè)繪精度過(guò)關(guān)，需預(yù)先設(shè)定好無(wú)人機(jī)的航拍航線。無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪區(qū)域和機(jī)場(chǎng)之間的距離不能少于10km，無(wú)人機(jī)起降位置要優(yōu)先選擇平坦處，周圍沒(méi)有土坑。為使無(wú)人機(jī)的航拍面積更大，測(cè)繪工作區(qū)域可以設(shè)定在植被數(shù)量較少區(qū)域，無(wú)人機(jī)的航拍航線要提前向軍方與民航申請(qǐng)，執(zhí)行航拍測(cè)量任務(wù)的人員要具有專業(yè)資質(zhì)。統(tǒng)籌規(guī)劃無(wú)人機(jī)航行航線，需考慮到機(jī)型結(jié)構(gòu)、續(xù)航時(shí)間與勘查任務(wù)根本要求，以此科學(xué)選擇環(huán)形航線與柵格化航線。

4.結(jié)論

綜上所述，地質(zhì)礦山治理中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量技術(shù)，可以被用來(lái)進(jìn)行礦山地質(zhì)精細(xì)化測(cè)繪、礦山地質(zhì)災(zāi)害治理以及礦山地質(zhì)勘查等工作，能夠根據(jù)地質(zhì)礦山治理的實(shí)際需求，科學(xué)操作無(wú)人機(jī)設(shè)備，將航拍測(cè)量技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)作用充分發(fā)揮出來(lái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)全方位作業(yè)，保證勘查安全可靠性以及數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性，為后續(xù)的治理措施制定打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。