无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中的应用研究

王广

（广东省地质局第一地质大队，广东 珠海 519000）

一般的地形复杂区域难以详细勘察矿产资源，为保证能够最大限度地利用矿产资源，使用无人机对该类区域进行矿产资源勘查，因此对无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中的应用进行研究。首先需要分析无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中的优势，明确无人机测绘技术的重要性。然后对无人机测绘技术进行研究，了解无人机测绘技术的工作流程，制定合理的操作要点和注意事项。最后对无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中的应用方法进行研究。在测绘工程中使用无人机，能够极大地增强勘查工作的灵活性和快速反应能力，不但无需大量人员进入勘察区域，有效地降低了成本，而且测量精度也非常高。因此无人机测绘技术正逐步对航空和航天遥感系统的漏洞进行补充，在小范围精密遥感领域发挥了重要的作用。而且使用无人机测绘技术，在获取复杂地形区的空间数据以及提高遥感的精度和效率方面具备相当重要的作用。在本文的研究中，首先需要明确无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中的优势，分析无人机遥感系统的优点。然后具体对无人机测绘技术进行研究，设计无人机测绘技术在矿产资源勘查中操作流程规范，制定一个详细的操作步骤。最后，对开采前与竣工后的无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中的应用进行分析[1]。

1 无人机测绘技术在矿产资源勘查中的重要性分析

由于我国工业的日益发展，对于矿产资源的需求正在与日俱增，这也使得我国的矿产资源越来越少，越来越珍贵，对于矿产资源的开采与管理也越来越重视。矿产资源勘查工作本就十分复杂，传统的人工勘查技术缺陷十分明显，不仅耗费人力，准确度也不高，在复杂的地形区内无法施展。而在无人机测绘技术被应用在矿产资源勘查工作之后，对矿山的遥感调查与监测就变得十分简单。无人机测绘技术既可以完美地实现空中监视，精确地对地形复杂地区进行矿产资源的勘查，也能够在无需抵达目标区的前提下就实现对于矿山开发的监管，打击违规开采活动。无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中的优势十分明显，具体如下文所述。

第一，由于无人机遥感系统体积小、质量轻，因此无人机测绘技术在复杂地形区矿产资源勘查中具备极大的机动灵活性。大多数的无人机遥感系统都能轻易避开云雨、雾霭的干扰，既能够严格执行工作任务，也能够在特殊地形下不受限制地根据指令进行探查工作。在低空遥感领域，无人机遥感系统具备其他人工或机械设备所不具备的优势。且在情况紧急的时刻，无人机遥感系统也比传统的勘查技术更加便利，无需召集人手，只要后方操控人员坐在指挥中心，就能够操纵无人机随时待命，灵活行动，在矿区内发挥自身的优势进行矿产资源的勘察[2]。第二，相较于航空和航天遥感系统，无人机遥感系统由于飞行高度较低，因此所拍摄的镜头影像十分清晰，不会出现航空和航天遥感的图像难以辨别的问题。而且大多数无人机遥感系统都会发挥优势，尽可能地装载分辨率更高的摄像头，以便能够及时将影像数据清晰地传递回来，使复杂地形区内的地图影像一目了然。第三，无人机遥感系统通常都会配备精密度极高的飞行控制系统，并附带自动化操控程序，使无人机无须时刻被工作人员操纵就能够跟随预定的程序自己工作。无人机通常会按照工作前预设的程序，自行在飞行范围内勘察测量，并将所观测到的影像数据以传感器的方式传递回指挥中心，使工作人员无需亲临现场就能够更清晰地了解地形复杂地区的矿产资源情况。

2 无人机测绘技术研究

无人机测绘技术在矿产资源勘查中的主要操作流程如下图所示。

图1 无人机测绘技术在矿产资源勘查中操作流程

如上图所述，在使用无人机测绘技术进行矿产资源勘查的过程中，需要首先收集整理勘察区域的地理信息资料，详细分析任务目标，以确定矿产资源勘查的所需工具和平台[3]。然后根据这些以确定的地质气象资料，计算推断出适合无人机运行的日期，并根据以往矿产资源勘查工作的相关资料，进行综合的评价与分析。

第二步需要选择合适的起飞场所。无人机的飞行平台应选择安全、无人、空旷的地方，以最大程度地保证无人机操控人员以及工作人员的安全，以及无人机本身能够顺利起飞和落地。减少无人机出现事故的几率。

第三步需要设计一个合理的勘察方案。无人机内部没有驾驶员或者外部操纵人员，因此在无人机内部必须设置一个优秀的飞行程序，以确定无人机的飞行路线、减少无人机飞行时间。充分考虑飞行效率低的问题，使飞行路线能够全方位地覆盖整个地形复杂区域，并能够拍摄到足够的遥感测绘数据。在这中间需要计算好飞行高度并选择适当的分辨率，然后计算影像数据与基准面的重叠度，设置最大分辨率。在只考虑径向畸变差的前提下，可以得到如下多项式。

其中，k1、k2、k3表示径向畸变差系数；(x,y)一般对应像素坐标；r表示像素点的向径；(Δx,Δy)表示摄像机畸变差在(x,y)上的改正数。通过以上方程计算单向覆盖飞行参数，使得摄像机能够完美地拍摄下地面的影像数据。

第四步需要设置一个完善的飞行控制系统，在无人机起飞和落地前都需要进行充分的检查，确定空速、风速、转速、风门、供电系统的良好运转，确定GPS定位系统安全运行，检查飞行操控遥控器能够确实的操控无人机，最后检查镜头的曝光率，保证摄像机能够正常拍摄图像。

第五步需要检查拍摄好的影像资料的完整性，保证每一幅影像都拍摄清晰。最后将拍摄好的影像上传数据库，进行统计整理，并得到矿产资源勘查的结果分析。

3 无人机测绘技术在矿产资源勘查中的应用研究

3.1 开采前无人机测绘技术应用研究

无人机测绘技术在矿产资源的前期的勘察与开采规划中就具备着重要的作用。在矿山矿产资源勘查的过程中，通过联合CAD绘图功能，将勘测到的矿山周边景物和地理信息全部录入到计算机中，再进行综合整理，形成一个完整的勘查量绘流程，并根据测量摄影得到的数据勾画出复杂地形区的三维景图。比起二维的矿产资源地图，三维远景图更加直观，能够使矿产开采方更好地确定矿产开采时的施工方案。对比各种施工方案对于当地水文地质环境的影响，最终确定对环境影响最小、消耗最少的施工方案。无人机测绘技术所能收集到的高精度的影像资料，还能够极大地优化矿山区域的地质特征，提升其与周边城市建设的适应性，增加其真实性。

无人机测绘技术还能够准确地推算出矿山区域各个基准面的采光和日照时间，通过对山峰之间日照时长的计算，量化模拟山与山之间距离的指标规划，并适当调整矿山之间的物理间距结构，对计算机内部的三维模型进行指标定量分析和计算。另外，无人机测绘技术还能够通过将矿山内部视野与外部视野的关系进行轻微调整，寻找传统矿产资源勘技术查不到的视野盲区，进行可视域的分析。并在三维模型的基础上对当地矿山勘查区域内山峰高度及超出城市限高的矿山群落进行调整，进行城市天际线分析。这些操作都能够在施工团队对矿产资源进行开采时提高开采过程中的质量。

3.2 竣工验收后无人机测绘技术应用研究

在矿山竣工验收的过程中，无人机测绘技术能够帮助施工人员快速且高效地获得矿山的景象，将图像传导进计算机内部通过三维模型直观地表现出来，可以根据数字摄影测量系统等相关软件对矿山周边区域的整体环境进行精确地判断，对矿山开采的高度、开采位置、矿物的区位分布以及竣工后的地理水文环境进行分析，并以此做出配套的后续规划。

4 结束语

本文论述了无人机测绘技术在复杂地形区域矿产资源勘查中的重要性，又对无人机测绘技术的操作流程以及技术重点进行了分析，并详细阐述无人机测绘技术在矿产资源勘查中的应用研究。使用了无人机测绘技术能够极大地促进我国矿产资源勘查工作的精确度，提高矿产资源勘查的作用对我国矿产开采具有重要的意义，并在一定程度上推动了我国的工业发展。