《基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式》
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摘 要：随着经济的发展和科学技术的进步,矿山资源在人们的生活中起到了关键性作用,越来越多的新技术被广泛应用到矿山地质精细测绘工作中,为了提升矿山开采的效率和准确性,因此,对无人机航拍测量技术在矿山精细测绘中的应用进行研究,无人机航拍技术可以有效测绘出矿山内部结构,为数字矿山建设提供有力依据,保护矿山工作人员的安全,推动矿山环境整治,便于开采者研发开采.基于无人机航拍技术的引入,建立三维数据模型,再结合矿山地质测绘区域选择不同的测绘方式,实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘,本文对此进行研究.
关键词：无人机航拍;矿山地质;精细测绘;测绘方式
有色金属的大多数矿山地质复杂,存在很多地质区域塌陷、矿山地质裂缝等危险地区,矿山开采的每一项工程中都要进行一定的规划才能开始进山开采,整个开发过程包括测绘、勘查、建模、开采等,利用无人机航拍技术获取具体的数据和图像信息贯穿整个矿山开采流程中,保证矿山开采工程安全有效的进行.
一 无人机航拍技术在矿山地质的应用
无人机系统主要由飞行平台、相机云台、飞行控制系统、监测控制系统和地面站系统五部分组成,机型轻便小巧,具有极强的勘测能力,而且勘测时间很短,因此在抗震救灾、城市建设、能源勘测等方面起到了很大的作用.而将无人机航拍测量技术应用到矿山测绘中,可以有效地测绘出矿山内部结构,为数字矿山建设提供有力依据,在保护矿山工作人员的安全的同时,推动矿山环境整治,便于开采者研发开采.无人机航拍测量技术指的是利用无人驾驶飞机,通过无人机搭载的高分辨率相机、通讯设备、GPS定位系统对国土资源、自然环境、地质情况等资源快速有效获取高分辨率相片的先进技术,该技术具有自动化、智能化、专业化的特点,具有机动、快速、经济等优势,因此成为未来航空遥感技术的发展方向,在多个领域都有所应用.高科技发展带动无人机航拍技术的发展,目前我国数字航空测量技术发展已经趋于成熟,基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势.无人机航拍测量技术在矿山测绘中也有重要的应用,既能够为数字矿山建设提供依据,又能帮助整治矿山环境,有效保护、合理利用矿山资源.
二 基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式设计
1、引入无人机航拍技术
无人机是一种通过无线电遥控设备或者通过机载计算机进行操控的无人飞行器,这种飞行器的结构简单而且使用的成本低,不但可以完成载人飞机执行的任务,还可以用于载人飞机不能执行的任务,因此,在矿山地质精细测绘中,使用无人机航拍技术对应急突发事件和紧急事情的预警有很大的作用.无人机航拍技术是以无人驾驶的飞机作为空中拍摄的平台,利用计算机对拍摄图像信息进行处理,并按照一定的精度要求合成视频图像.无人机航拍技术的出现有效降低了矿山地质测绘工作的劳动力,相比于传统测绘方式采用的大型装载设备进行矿山地质测绘,本文引入的无人机技术操控起来更容易,而且传统测绘方式中的大型飞机在工作前要提前向有关部门报备,等待审核通过后才可以使用,无人机技术的使用程序比较简单,同时也会减少矿山地质测绘的成本.
2、建立三维数据模型
为了更加精准的对矿山地质进行测绘,基于无人机航拍技术的引入,采用三维数据模型来实现地质测绘工作,三维数据模型具备三维空间数据处理能力,比如矿山测绘数据的获取、操纵测绘数据以及数据的组织、分析和表现.三维数据模型实际上是将在三维数据模型建立范围内的地质空间归结为一个复合体,在矿山地质测绘工作中,三维数据模型以岩层面为界将矿山地质分割成不同性质的岩层,便于矿山地质精细的测绘.
3、确定测绘区域和航线
根据现有的无人机航拍技术标准,如今大部分无人机在航拍过程中的航行时间较短,一般情况下,都在30分钟左右,考虑无人机航行时间较短这一问题,在矿山地质精细测绘中要对无人机的航拍区域进行划分,从而合理的去安排地质测绘的时间、航线以及无人机飞行的架次,在测绘区域面积较大的情况下,通常可以将测绘区域划分进行分阶段测绘,无人机的航拍任务最好是在一次航行时间段内完成,这样就可以推断出接下来时间段,从而有计划的去推进无人机航拍工作,达到矿山地质测绘的目的.
4、实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘
根据测绘区域和航线的确定,选择合适的测绘区域和航线,基于无人机航拍技术的引入,建立三维数据模型,实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘.其中,三维数据模型的建立可以实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘.基于无人机航拍技术的引入建立三维数据模型,依托测绘区域和航线的确定,实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘,完成本文设计的矿山地质精细测绘方式.
三 无人机航拍矿山地质精细测绘验证
為了验证本文设计的基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式的可靠性,采用传统测绘方式,以及基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式,制定矿山地质测绘成果精度对比实验.首先选择同一座矿山,实验开始前观察矿山周围环境是否稳定,包括风向、风力等.为了能够准确反映本次对比实验的成果精度情况,引入矿山地质测绘的平面绝对误差作为本次实验的对比指标.在矿山内选择十组地质区域,分别采用全站仪、RTK打点检查、钢尺量边等传统测量方式,以及基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式,剔除粗差和航拍遮挡点后记录实验结果并计算平面中误差和量边中误差.实验结果证实采用航拍生产的三维数字地表模型精度符合规范要求,精度也显著优于传统测绘方式.由此可见采用上述设计的无人机航拍矿山地质精细测绘方式能够有效完成地质精细测绘工作.
四 实例验证
为了验证本文设计的基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式的可靠性,采用传统测绘方式,以及基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式,制定矿山地质测绘清晰度对比实验.1.实验方法及步骤为了保证本次实验结果的明显对比性,实验过程中,矿山地质测绘区域和航线的选择要一致,实验的具体操作步骤如下：①首先选择一座矿山,实验开始前观察矿山周围环境是否稳定,包括风向、风力等.②为了提高本次对比实验的精准度,引入矿山地质测绘清晰度作为本次实验的对比指标.③在矿山内选择十组地质区域,分别采用传统测绘方式,以及基于无人机航拍的矿山地质精细测绘方式,进行测绘清晰度对比实验.④记录实验结果并绘制矿山地质测绘清晰度曲线.2.实验结论根据采用不同测绘方式得到的矿山地质测绘清晰度曲线可知,两种测绘方式对矿山地质测绘有很大差别,本文设计的测绘方式对矿山地质测绘清晰度高,平均清晰度为876.3,而传统测绘方式对矿山地质测绘清晰度明显低于本文设计的测绘方式,因此可以得出本文设计的测绘方式可以完成矿山地质精细测绘工作.
结束语
无人机航拍测绘技术应用到矿山测绘中,能够有效测绘出矿山内部结构,为数字矿山建设提供有力依据,所以,实现基于无人机航拍的矿山地质精细测绘,从而实现本文的研究.实验数据表明,本文设计的测绘方式比传统测绘方式对矿山地质测绘清晰度高.希望本文的研究能够为矿山地质精细测绘方式提供理论依据.
参考文献
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无人机和地质引用文献:
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