摘 要：随着经济及社会的飞速发展，人们对地质测绘的关注度也随之提高。地质工程开展期间，因为常规测绘方法及探测技术存在一定局限性，使得测量准确度受到严重影响。为弥补这一不足，无人机测量技术逐渐被应用于地质勘测中，随着这一技术的发展和完善，当前无人机技术在许多领域应用中取得了显著效果。无人机的应用可为地质勘测提供帮助，而且测量范围广，无论测量方位，还是技术，都相对灵活。基于此，本文对无人机测量技术在矿山地质测量工程中的应用进行分析。

关键词：无人机测量技术；矿山；地质测量

中图分类号：TD17  文献标识码：A  文章编号：1002-5065（2024）05-0145-3

收稿日期：2024-01

作者简介：张红发，男，生于1994年，贵州镇宁人，本科，助理工程师，研究方向：测绘。

矿山资源是现阶段推动社会经济平稳、快速发展的重点。但是，矿产资源开采过程中，难免会破坏植被，引起滑坡、崩塌、水土流失等许多地质环境问题。矿山地质环境调查的目标是加快矿山的恢复和治理，在短时间内恢复矿山土地，达到矿山绿色可持续发展的目的。通过多种技术方法及时了解并获得矿山开采后引起的一系列问题，包括地表水分分布情况、地质及地貌景观受损情况、土地资源破坏情况、矿山内部环境污染情况、采矿区域内地面塌陷、泥石流、内环境污染、山体滑坡及裂缝等，能够为及时恢复矿山地质环境提供帮助。以往在进行矿山地质测量过程中，主要采取人工实地勘测方法，不仅消耗了大量人力，而且成本高，检测结果极易受到外界因素的影响。近年来，随着科学技术水平的提高，无人机测量技术的应用范围越来越广，并在矿山地质测量中取得了显著效果。为此，本文进行了深入分析，希望可以为矿山产业的发展提供帮助。

1 分析无人机在矿山地质测量工程中的重要作用及优势

在矿山开采中，很多时候都需要对地形图进行多种处理，而常规的地表测量方式是利用整个站点的坐标来采集岩屑资料。由于采矿场地的地质条件比较复杂，因此，部分矿区无法进入。无人驾驶飞机勘测，影像分辨率高，起降方便，操作灵活。可按实际工作需要配置不同的仪器。在社会科技飞速发展的今天，数码航拍技术在地形图测量中得到了越来越多的应用。无人驾驶照相技术正在迅速发展。现在，无人机的影像具有更高的分辨率，可以更容易地进行起降，还可以按照勘测任务，可以随身携带各种设备，它的操作非常简便，工作效率也非常高，这对提升矿产资源勘探、地表和地下水勘探等方面的能力有很大的帮助，可以将其用于地质灾害预警、自然资源和生态评估、城市调查、选址和土地资源监测、矿产资源评估、空间规划、植被污染程度、水污染控制的有效性、荒漠化控制的土地复垦和山地环境综合管理与保护。利用无人驾驶飞机拍摄的影像资料，对土壤侵蚀，地面沉降，裂缝长度，山崩位置等进行了精确地测量。将无人机航测资料绘成地形图后，设计者能清晰地了解该地区的状况，并计算坡度和土壤体积。

无人机技术能够为外部测量、航测及外部控制点的监测提供支持，同时可用于地面检测等。目前，我国在山地地貌测绘领域主要涉及控制点数据处理、数据初始化、正辐射图像处理、轮廓线等方面的工作，而无人驾驶飞机在山地地貌测绘领域具有独特的优势，极大地提升了测绘工作的效率与适应性。由于其小型、易操作、便于携带、与外界环境无关等特点，可以有效地规避天气的影响，并能实现全天候的信息收集。另外，由于无人驾驶飞机的高精度，可以为矿井的安全生产和安全生产提供有力的数据支撑。在应用方面，由于无人驾驶、无人操控，具有高精度、低成本、快速数据处理、高效测量等优点。

2 分析无人机测定技术的应用原理和影响因素

在影像处理技术与定位技术的支撑下，无人机航拍技术主要是利用无人驾驶飞机，并与实时动态定位技术、航拍技术等相结合，在高空作业过程中，能够实现对数据的实时采集，并能更加精确地产生影像数据。在此基础上，以高分辨率的真彩色影像为基础，以影像纠错与三次加密为主要手段，可最大程度地降低误差。部分学者在室内模拟试验中发现，在100m以上，卫星对地分辨力可增加2.5cm左右，而在1000m以上，卫星对地分辨力只有0.25m，这也证明了卫星对地分辨力的影响。若以地面直线移动为顶点，再以垂直投影点为顶点，若中央相片为竖直，其投影误差将随地面重叠而增加。反过来也是一样。为此，可以通过提高飞机的飞行高度，来克服由于地形因素造成的投影偏差。在矿区勘测与开采中，利用无人驾驶飞机进行勘测，可以提高矿区勘测的精度与可靠性。针对目前矿产生产中存在的问题，提出了一种适用于矿生产的无人驾驶飞机的新方法。首先，利用无人驾驶飞机对矿井进行现场监测与管理，能够有效地提升矿井管理者的工作效率。在对矿山进行制图时，会对环境造成一定的负面影响。利用无人驾驶飞机对矿区周围的环境进行实时监测，其能够为矿区的可持续发展提供帮助。其次，我们知道，大部分具有地质和生态危险性的矿区，都蕴藏着大量的矿产。在常规的人工制图中，难以准确定位山体中的矿床，也难以对其构造与规模进行有效地解析。这对工作流程有很大的影响。但是，有了无人机的AI辅助，他们可以对山地中的矿藏进行精确的定位，最快得到最全面、最精确的资料，为他们的行动提供了便利。三是对矿藏进行了有效地保护。中国是一个地大物博、物产丰富的大国，但因其具有不可再生性，因此，对其进行合理的开采与控制，防止其在将来的某一天被耗尽。当前，我国矿业领域出现了一系列涉及私人采矿、采矿等领域的非法采矿活动，通过使用无人机探测技术，能够对矿产资源进行实时监控，从而更好地抑制非法采矿活动，并有效地提升了矿产资源的保护效果。

3 分析矿山地质测量工程中无人机测量技术的应用

3.1 像片控制测量

当前，利用无人驾驶飞机进行低空飞行，能够高效地获得地物信息。利用远距离视觉技术，可以为矿井施工过程中的安全生产提供有效的指导。在目前的工作中，无人机自身要求能够在某些地形复杂、环境恶劣的边远区域进行平稳的飞行，是测量方法中一种行之有效的方法。利用这些工具，雇员可以得到他们所需的有关矿井的信息，其中包含了资源的数据，还有他们所需的图片和地形数据，使矿工可以对矿井的绘制结构有更多的认识，并根据这一数据制定出一个比较可靠的开采计划，从而提高了工作效率。同时，无人驾驶飞机也能为我国正在开展的“数字矿井”建设提供技术支撑，是现代制图工作中不可缺少的一部分^[1]。

3.2 地形图测量

地形绘制技术的主要目标是：进行地形测量，确定表土的具体位置、土壤的投影高度以及升高的面积，缩小其对应的比例，并将其以注解和符号表达出来。目前，土工试验中所使用的土工试验方法，已无法满足相关试验对试验结果的准确性要求。在进行地面测绘时，无人驾驶飞机无需无线测距设备，可以自行编制相应的测量软件。无人驾驶飞机是进行地形勘测的。由于其结构简单，易于扩展，灵活，安全等特点，在实际应用中有着很大的优越性。目前，无人机在地形测绘工程和作战中的应用需求越来越大。

3.2.1 三角测量

航拍技术是一种很重要的技术。无人驾驶飞机能够在没有驾驶员的情况下，对其进行科学地采集与记录，同时也能对其进行合理地利用与记录。该方法是一种重要的无人飞行器探测技术。但是，坐标地图检查点一般是为了选取较清楚的地点，以便得到较好的资料。在无人侦察机的测绘中，空三点法是非常重要的。它的主要工作是利用无人驾驶飞机对调查地区进行勘测，采集有用的资料。本系统能够实现对实际地区环境的自适应。但是，为了保证各接触点能更好地符合土体的需要，在人工三角法前，必须先确定各接触点的测量参数。

3.2.2 立体采编

通过无人机获取拍摄地形情况，再根据地形有关的空间信息、地质数据及土地管理等，掌握实际地形情况。目前，在实际应用中，为确保测绘资料的真伪与精度，通常采用人工测绘的方式，不再依靠单纯的测绘资料，而采用人工测绘的方式。因而，可与电脑配合使用，实现立体封装。在地貌测绘时，对地貌形态数据和体线点的衔接进行了严格的控制。

3.2.3 补测操作

利用无人驾驶飞机进行航拍，对观测盲区进行了分析，并据此进行了合理的测点选择。针对“探测盲区”，通过对无人机采集到的观测资料进行比对、分析，发现“探测盲区”，及时发现“探测盲区”，并及时进行修复。利用无人驾驶飞机进行地形测绘，可以完成全部测绘作业，并将其与资料分析相结合。无人驾驶飞机的完整度是地面测绘中的一个关键问题，尤其是在有盲区和缺失的情况下也是如此。同时，在某些隐蔽区或地形构造复杂地区，通过与其他实测资料的对比，来检验实测资料的准确性。其中，无人驾驶飞机可以对测量结果进行实时校正。保证了高的测绘效率和高的测绘准确度，有效地提升了测绘的精度。无人驾驶飞机强化了地形地貌。尽管有些情况下，还需对运行方式进行适当的修正，事先设定好参数^[2]。

3.3 处理数据

将无人机航拍资料的处理过程分成两个部分，即资料的前处理和资料的解译。其中，在数据前处理过程中，工作人员需对采集到的影像进行提取，并对影像中的影像进行定位、影像中的影像信息进行处理。并对遥感影像中的影像数据进行综合评价，包括布线密度、布线角度等。若效果较差，说明所得到的影像是不完整的，影像品质较差。资料解译是利用已有的资料建立参考系统，并画出与实测地点对应的坐标地图。然后，对DOM资料进行了相应的处理，并对各检查点的位置进行了选取，从而对DOM资料进行了处理。无人机在完成对地表的采集后，能够快速获取大范围的航拍数据。但矿山开采过程中存在大量的露天开采，因此难以利用这些露天开采区的观测资料，也不利于可视化建模。在地图绘制的过程中，由于多个路段相互交叠而形成的“盲区”，使得地图绘制的区域内的部分测量精度难以达到航空摄影的基本要求。除了航空影像，定位元素也会被清楚地识别出来。利用微机对测量结果进行分析，可排除测量过程中的各种影响，使测量结果更加符合实际。所以，利用三要素空间加密技术，不但可以有效地克服以上两种方法的不足，而且可以在恶劣的地形环境下，提升测图的精度。

3.4 工程测绘

3.4.1 基础工程

对城市建设用地进行科学的评价，可以帮助城市规划人员更有针对性地编制建设用地的规划方案及预算，以及编制科学的规划报告。在获得了无人机影像和参数数据之后，利用先进的三维软件进行三维建模，再利用postlightterra3d软件对其进行全面的计算，从而为设计和预算提供精确的参数^[3]。

3.4.2 设计超大型结构图

无人驾驶飞机可用于新的地貌与城市的规划与建造，新的水利工程，风力发电站，矿山规划等。在建造这些大型装备的同时，可以利用无人机遥感技术对其进行勘察，包括选址，周边环境，交通，电力，房屋等信息，进行详尽的数据分析，再进行施工。

3.4.3 路径检测

适用于石油和天然气工程，无人驾驶飞机，以及各种电缆线路。为满足工程要求，利用无人驾驶飞机，可迅速获得线路运行状况、最新航拍影像，并提供各项必要的参数与资料。另外，通过无人驾驶飞机的飞行，能够对各类架空线路进行全方位的监测，并与影像资料相结合，能够迅速地发现线路的故障、隐患以及管道的泄漏等问题。

3.5 矿上测量数字正射影像图的获取

采集到有关资料及影像资料后，工作人员需要利用专门的软件对资料及影像资料进行整理，才能得到采掘工作中所得到的影像资料。在此过程中，为了减少误差，提升影像精度，保证影像的精确度，还必须对影像进行多维方向要素的提取，才能保证影像的精度。在获取矿山数字化正交图后，需要对其进行预处理。在接收到有关的数据之后，工作人员可以利用软件对这些数据进行分析和处理，从而得到矿山特征、地下地质结构、岩石分布等信息。通过对矿井地质地貌进行可视化处理，建立可视化模型，实现矿井地质地貌的实时展示，为矿井地质地貌的研究提供依据^[4]。

3.6 无人机像控点设计

利用无人驾驶飞机进行地形图的绘制，首先要采用单点控制装置。此装置由两条线组成，用以控制影像的控制点与区域网；四条线则用以捕捉坂田地区二条线或六条线的覆盖范围与地理方位。假定在一条合适的路径上，将几个有不规则地貌特点的地区综合起来。为了使检测点与起始点之间能很好地对应，以GPS为主导，采用D、E两个级别的GPS对检测点进行控制。在实际的测试与验收中，运用了PTK的测试与控制方法。在此基础上，结合已有的观测与制图技术，对CORS网中的PTK移动站进行了合理的布局。在此基础上，提出了一种新的解决方案，即改进了无人驾驶飞机和控制终端的信息传递，实现了对无人驾驶飞机的实时监测，对保障无人驾驶飞机的安全具有重要意义。该系统的实现主要包括：对无人机数字摄像机进行初设、设定三个监测周期、在检查点进行检测。

3.7 有效整治矿山环境

现阶段，矿业企业并不能避免周围环境的恶化。尽管企业在落实监管的任务的压力下，但是也可能只是轻微损伤流域环境，并不能在此基础上避免对环境的损害。矿井地形复杂，地理位置偏远，环境复杂，给矿井管理人员获取矿井信息带来了困难。当前，为了实现可持续发展，很多企业在对天然资源进行非可持续、高强度的开发利用，由于缺乏完备的处理方法，导致了对天然资源的过度利用。利用该系统，可以在空中采集彩色遥感资料，并向有关部门报告。通过监测，可以判断矿山开采对周边的环境有无影响，如有影响，应立即采取相应措施。为了能迅速地完成地形图的测绘工作，必须到工地去做。这样，在明确的路径计划中就可以省略掉无人驾驶飞机所要设置的地点^[5]。最终，将所得到的资料加以整合，加以有效地处理，并对其工作效能进行检验。生产力是互相依赖，互相补充的。我们要采取切实的步骤来保护他们。虽然有关部门对此也要进行相应的治理，但是实际生产中爬采现象还是很普遍的。而利用无人驾驶飞机进行远程监控，则能对人工难以进行的开采进行有效监控与保护，从而提高开采效率与合理性。

3.8 保护矿山工作人员的安全

随着社会经济的可持续发展，山地资源的需求量越来越大。发展商们仍然在迅速地扩张自己的土地，并不断地向外扩张。矿井属于井下采矿，具有很高的危险性。从那以后，人们的注意力就集中在了矿工们自己的安全上^[6]。矿工们在造成生命危险的事故中仍在工作。矿场工人是迅速开发的基本要素。如果矿工们连自己都不能保护好，那么他们的工作效率就会大大降低。尽管利用无人机影像遥感技术，可以让有关人员得到更为准确和有效的数字资讯，但是，工作人员也可以在实际开采前，对矿井的要求，有一个更为系统和全面的认识，这样就可以避免盲目的采矿，保证矿工自己的安全。

4 结语

与传统的测绘技术相比，如果无人机测量技术能更好地应用于矿山测量将会大大提高矿井勘测工作的效率，节省时间和费用。近年来，随着无人驾驶飞机技术的不断进步，其装备也日趋完备，在资源的开采与保护方面发挥了重要作用。在此过程中，若能采用差分定位等技术手段和软件，则可为有关部门的勘测工作提供更多的资料，使矿区勘测工作更加便利。最后，本文提出了一种基于无人驾驶飞机的地质工程勘察方法。通过实例，对如何掌握无人机制图技术在整个应用过程中的特点进行了分析。并对其中的关键点及技术运用策略进行了归纳。

参考文献

[1]徐昌.无人机倾斜摄影测量技术在矿山综合治理工程中的应用研究[J].世界有色金属,2021,(9):233-234.

[2]杨深.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用探讨[J].中国金属通报,2022,(9):129-131.

[3]刘坤生.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用研究探讨[J].中国金属通报,2022,(4):174-176.

[4]邢亚东,陈杭,韩亚洲.无人机倾斜摄影测量在矿山生态修复测绘中的应用[J].科学技术创新,2022,(2):137-140.

[5]黄鑫.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用探讨[J].智能建筑与智慧城市,2021,(10):25-26.

[6]管义皓,倪从兵.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用[J].中阿科技论坛(中英阿文),2020,(1):116-119.