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无人机航测技术在矿山测绘中的应用研究论文

发布时间:2021-12-27 09:38:58 文章来源:SCI论文网 我要评论














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 摘  要 :本文重点介绍了无人机航测技术原理、特点及其在矿山测绘中的应用,并探讨了无人机航测技术应用于矿山测绘的作 用,主要结论有 :无人机航测技术具有安全高效、操作简单、精度较高、周期短、成本低等优势,但开展无人机航测工作时仍需 要综合考量测区范围的高度等因素 ;在矿山测绘中应用无人机航测技术手段后,矿山测绘成果可用于矿山环境治理、矿产资源 利用、建设数字化矿山等方面。

关键词 :无人机航测技术 ;矿山测绘 ;无人机

无人机航测技术作为一种先进的新型遥感技术,因具有成本 低、操作简便、灵活性强、精度较高等特点 [1-3],目前已广泛应用 于高速公路勘测 [4]、风电场勘测 [5]、电力工程测量 [6]、矿山地形测 量 [7] 等领域。而矿山地形测量关乎矿产矿藏探索及开发工作 [8], 应用无人机航测技术可以极大压缩矿山测绘的周期, 并显著提高 测绘精度和效率 [9]。基于此,本文重点介绍了无人机航测技术原 理、特点及其在矿山测绘中的应用,并探讨了无人机航测技术应 用于矿山测绘的作用, 以期为无人机航测技术在矿山测绘实践中 提供借鉴。

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1  无人机航测技术概述

1.1  无人机航测技术原理


无人机航测技术集无人机技术与航摄设备于一体 [7],是定位 系统、飞行器技术、通信技术等的有效综合 [9]。无人机搭载航摄 设备从高空中对地形进行测量,并通过远程遥控实现对数据的 采集、传输,待获得地形测量数据后,通过专业的测绘软件进行 分析,即可实现对地形的测量。无人机航测系统由飞行平台、传 感器、测控系统、飞控系统高分辨率相机及数字摄影测量工作组 成(图 1)。其中常见的无人机主要有固定翼、多旋翼及无人直升 机三种,测绘工作中固定翼、多旋翼应用最为广泛。航摄设备有 CCD数码相机、光学相机等,常用辅助设备有红外线扫描仪、激 光扫描仪等 [7]。飞控系统中, 主要是采用了自动驾驶仪。

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1.2  无人机航测技术工作步骤

无人机航测技术工作步骤详见图2,主要工作流程有 :收集 资料、踏勘、技术设计 ;像控点布设与测量 ;无人机航空摄影 ; 像控点测量 - 无约束平差及网平差、数码相机检校 - 业内立体测 图 ;DEM、DOM 制作 ;三维可视模型制作 ;成果数据编辑。

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1.3  无人机航测技术特点

技术优势主要有 :①安全高效。无人机航测技术相对传统 测绘技术应急性能较好, 在遇到意外情况时, 无人机只需要进行 应急迫降即可, 不会造成人员伤亡等重大损失。无人机航测准备 工作比较简单,在实际工作过程中,可以根据具体要求灵活调 节,工作效率高效。②操作简单,精度较高。随着无人机技术的 成熟,无人机的机型设计小巧,不仅操作简单,而且便于携带。 无人机在实际工作中,能够到达传统测绘技术工作无法覆盖的 地方, 而无人机搭载航摄设备性能较高, 因此无人机航测技术精 度较高。③周期短,成本低。无人机航测工作所需的设备、人力 较少,工作强度亦较小且,与传统矿山测量相比,周期较短,成 本较低。

技术劣势主要有 :无人机航测技术具有显著优势,但依然 具有一些缺点,比如开展无人机航测工作时需要综合考量测区 范围的高度、拍摄时影像重叠、天气状态、飞行姿态等是否符合 要求, 因为这些因素与无人机航测质量水平密切相关 [11,12]。

2  无人机航测技术在矿山测绘中的应用

无人机航测技术应用于矿山测绘时,无人机一般为低空飞 行,飞行高度控制在 1000m 以下,不需要申请空域,非常方便。 曹明 [13] 在桐城某矿山测绘中运用了无人机航测技术,实现了对 地形的精准测量。张宁宁等 [14] 基于无人机航测技术在矿山测绘 中的实践经验,认为无人机航测技术在矿山小区域大比例尺地 形图测绘中具有极强的可行性。谢梅秀等 [15] 将无人机航测技术 应用于某矿山大比例尺地形测量中,结果表明无人机航测技术 在复杂地形条件下具有良好的应用效果。综上所述, 无人机航测 技术在矿山测绘领域非常适用, 且已具有成功应用经验。

无人机航测技术在矿山测绘领域的关键环节见图 3。无人机 航测技术在矿山测绘工作中的要点主要有优化航线及控制点设 计、空中三角加密处理、输出数据内业处理结果及成果图件、成 果精度分析。
                                                                                                                                                   
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3  无人机航测技术在矿山测绘中的作用及意义

矿山测绘是矿山建设和生产的重要环节与基础保障,传统 矿山测绘核心任务就是测量和制图 [16],应用无人机航测技术手段后,矿山测绘成果可用于矿山环境治理、矿产资源利用、建设 数字化矿山等方面。

(1)矿山测绘工作中应用无人机航测技术,可以快速获得高 分辨率数据,利用终端设备将数据输出,并进行数据的系统收 集、处理, 将有助于加快数字矿山建设。

(2)无人机负载着灵敏的传感器设备,可以对矿区内的真彩 色以及多光谱数据进行系统采集与分析, 及时发现当前矿山环境 存在问题 [17],避免滥采滥用, 进而有效促进矿山环境治理工作。

(3)无人机航测技术可以实现对矿山开采工作的实时监控 与取证, 从而为矿山监管提供技术支撑, 不仅有助于控制资源的 不合理开发, 又有利于实现矿山资源的可持续发展。

4  结语

本文重点介绍了无人机航测技术原理、特点及其在矿山测 绘中的应用,并探讨了无人机航测技术应用于矿山测绘的作用, 主要结论有 :①无人机航测技术具有安全高效、操作简单、精度 较高、周期短、成本低等优势,但开展无人机航测工作时仍需要 综合考量测区范围的高度等因素。②无人机航测技术在矿山测 绘领域非常适用, 且已具有成功应用经验。③在矿山测绘中应用 无人机航测技术手段后, 矿山测绘成果可用于矿山环境治理、矿 产资源利用、建设数字化矿山等方面。

参考文献

[1]  张金波 . 探究无人机航测在矿山测绘中的运用 [J]. 科技创新与应用 ,2017(3):60.
[2]  韩 健 , 任 俊 儒 . 试 论 矿 山 测 绘 中 无 人 机 航 测 的 应 用 [J]. 世 界 有 色 金 属 ,2018(8):27-28.
[3]  赵大华 . 无人机航测技术及其应用分析 [J]. 住宅与房地产 ,2020(30):255-256.
[4]  肖新尚 . 无人机航测技术在高速公路勘测及辅助选线中的应用 [J]. 科技创新与 应用 ,2019(9):164-165.
[5]  刘伟 , 朱正荣 . 无人机航空摄影测量技术在风电场勘测设计中的应用 [J]. 内蒙 古电力技术 ,2013,31(2):75-79.
[6]  尹磊 , 董前兵 . 无人机航摄测量技术在电力工程测量中的应用 [J]. 中国新技术 新产品 ,2015(12):123-124.
[7]  张 建 荣 . 无 人 机 空 中 测 量 在 矿 山 地 形 测 量 中 的 应 用 [J]. 当 代 化 工 研 究 ,2019(15):53-54.
[8]  刘晴晴.矿山地质测绘工程项目的质量控制研究 [J]. 世界有色金属,2021(2):38-39.
[9]  杨朝兴 , 黄宇红 . 无人机航测技术在矿山测绘中的应用 [J]. 世界有色金 属 ,2019(24):25-26.
[10] 张猛 . 无人机航空测量在地形测绘中的应用 [J]. 科技创新与应用 ,2019(23):171- 172.
[11] 冀晓辉 . 航空测量在地形测绘中的应用分析 [J]. 华北自然资源 ,2020(5):89-90.
[12] 孙 时 钟 . 无 人 机 航 空 测 量 技 术 在 地 形 测 绘 中 的 应 用 [J]. 科 技 经 济 导 刊 ,2021,29(13):79-80.
[13] 曹明. 无人机航测在桐城某矿山测绘中的运用 [J]. 世界有色金属,2019(20):53-54.
[14] 张宁宁 , 顾利红 , 董丹丹 . 无人机航测技术在矿山测绘中的应用分析 [J]. 世界 有色金属 ,2018(15):229-230.
[15] 谢梅秀 , 陶丹丹 . 无人机航测技术在矿山地形图测绘中的应用 [J]. 世界有色金 属 ,2019(20):45-46.
[16] 吴立新 , 方兆宝 .矿山测绘的未来发展 [J].矿山测量 ,2003(3):39-43.
[17] 侯 宗 升 . 探 究 无 人 机 航 测 在 露 天 矿 山 测 绘 中 的 应 用 [J]. 世 界 有 色 金 属 ,2019(19):31-32.

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