无人机航测结合Google Earth在矿山快速监测中的应用

廖勤钦，周 超

（江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西 上饶 334000）

矿山资源是重要的自然资源，是社会发展进步的重要的物质基础。随着社会发展的进步，对矿石的需求量越来越大，矿产开采速度越来越快。矿山无秩序无节制的开发造成矿产资源匮乏，矿区环境污染。而且还有非法采矿的行为，对露天植被造成严重破坏。如何让有效地进行矿山快速监控，杜绝越界开采、非法开采的现象是矿产资源监测工作的一项重点和难点。无人机航测结合Google Earth应用于矿山检测，能够结合无人机速度快、分辨率高、成本低和Google Earth数据收集的全面性、细致性的优点结合起来，具有事半功倍的效果。

1 无人机航测与Google Earth概述

（1）无人机航测基本特点和优势。无人机航测结合了无人机技术和数码相机技术，是对传统的航空摄影的有力补充，实现了无人摄影。无人机航测具有高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短、分辨率高、受气候条件影响小、操作便利等优点。在土地资源调查和土地利用动态监测方面发挥着重要作用，解决了传统的卫星和有人测绘存档数据时效性差的难题。另外随着不断的飞行实践和创新，技术难关不断突破，现在的无人机系统已经突破传统航空拍摄作业精度的限制，能够获得未经干扰的真实数据，达到低空0.05-0.5m高分辨率影像，为后期的制作加工提供了保障。后期团队通过专业的图片数字处理，可以获得1：500地形图[1]。满足了《低空数字航空摄影测量内业规范》规定的大比例精细图的要求。

（2）Google Earth的功能和应用。Google Earth是一款开发虚拟地球的软件，可以将无人机航拍的照片分布在一个三维模型的地球上，这款软件不仅可以自建地形，还能下载全球各地的高清晰卫星图片。上面提供很多高精度影响，包括中国几乎所有的大城市、北美和欧洲各国城市等，另外油田也是Google Earth的重点收集对象。该软件操控方式简单，兼容全球定位系统，只需输入目的地便可查取，根据用户的需求放大直接放大倍数，能精确的看到3D地形和建筑物[2]，并且能够进行旋转，观看360度不同的视角，提供个人储存文件夹功能和高质量的打印功能。用户还可以导入自己检测跟踪的数据，添加自己的注释，方面记录和存储。

2 无人机航测结合Google Earth在矿山快速监测中的应用

无人机航测结合Google Earth在矿山快速监测中的应用按步骤依次进行，首先确定检测的矿区范围，其次进行飞行准备和飞行实施，然后将无人机航测获得的照片进行初步筛选、数据处理和三维建模，最后从Google Earth下载该矿区的高精度图片，将下载数据与拍摄数据进行重叠对比，建立数据对比图，观察山区变化，判断是否有不合理开采的行为。还可以将自己拍摄的数据上传，进行数据更新。矿山监管局可根据矿区生态环境状态，策划矿山环境的治理恢复策略，通过有修坡整地、支挡、排水、土壤改良及种植绿化等恢复矿区生态环境。

（1）飞行准备。在空管部门进行无人机飞行备案，根据矿山的地形和测区范围设计飞行航线、飞行高度和航拍数量，选取地面分辨率，计算相对飞行高度，选取基准面、计算最小重叠度和最大的地面分辨率，确定单片覆盖率等飞行参数，并对航线设置进行质量检查，确保拍摄角度全面，拍摄地区均匀分布，能够充分了解到矿区的全貌和细节。在要检测的山区选择合适的升降地点，选择的地点需要符合无人机起飞条件，无安全障碍。

（2）飞行实施。选择风朗气清的好天气进行无人机航测工作，起飞之前向航空管理部门通报，并对无人机的供电系统、旋偏纠正云台、GPS定位和遥控器进行检查，批准之后并检查完毕确定无误后即可飞行。对矿区的采场、矿山建筑、中转场地、排土场、尾矿库都要进行图新采集，根据飞行准备策划的航线进行飞行，拍摄任务结束后获取拍摄照片，并对照片进行初步分析筛选，删去重复数据和无效数据，并记录图像的坐标和高度数据。

（3）数据处理。数据处理包括数据预处理和数据后处理。数据预处理包括对飞行质量进行检查和对拍摄图片进行矫正处理。数据后处理包括图像三维制作、对图片精度进行分析、对监测成果进行评价等。将筛选好的照片导入航空摄影测量工作站软件，进行镜头畸形校正处理，软件可以自动匹配相片之间的相同点，将Google Earth上选定的点导入航空摄影测量工作站进行绝对定向，整网平差，经DSM滤波或人工编辑得到矿区高精度数字高程模型(DEM)。并利用Smart3D三维建模处理软件进行三维重建和场景漫游的可视化分析，仿真模拟矿区的三维信息，了解矿区山体的山脊、山谷和走向的信息，使工作人员能够实时、直观地对矿区进行信息监测，从而对矿山整体的开采情况、水土流失情况、生态环境情况、地质灾害情况进行确定。

（4）数据对比。在Google Earth上下载已有的该矿区的高精度图片，将无人机航测得到的三维数据与下载的初始数据进行叠加对比，能够明显观测到矿山开采的变化程度，以及植被破坏的程度范围。建立数据分析对比图，掌握监测区域的实时动态对比图，完成矿山快速监测工作将自己拍摄的照片上传到Google Earth，建立三维模型，更新丰富存储的数据。根据得出的矿山环境开采数据得出是否有非法开采等情况，从而对非法采矿等行为进行遏止，建立健全监管惩罚制度，一旦发现，严肃处理，保证矿山开采的权威性和制度性。另外对矿山环境污染进行分析，总结出矿山地质灾害情况和安全隐患，观察是水体污染还是土壤污染，对矿山环境进行恢复治理，治理工程的治理措施主要有修坡整地、支挡、排水、土壤改良及种植绿化等。通过治理修复保证生态环境的健康，实现生态资源可持续发展。

3 结语

综上所述，无人机航测与Google Earth结合应用于矿山快速监测，能够结合两者的优点，得到高精准数据，有利于获得的各项数据与原来的数据进行对比分析，从而直观清晰地观测出矿区进行信息监测，对矿山整体的开采情况、水土流失情况、生态环境情况、地质灾害等情况，该方法时间短、效率高，能切实提高矿山监测效率和质量，加强矿区监管局的工作能力，确定矿山生态恢复策略，对我国资源有效运用和生态环境保护具有重要意义。