摘要：当前，正处在经济发展、改革开放与社会转型的关键时期，无人机技术应用逐渐增多。较地下开采而言，露天开采具有受空间限制小、开采规模大、生产效率高、资源回收率高，机械化程度高等优势。目前露天开采的固体矿物产量占据了全球矿物产量的三分之二，近几年我国的露天矿也得到了快速发展。随着科技水平的提高，我国矿山的智慧化程度也将不断提升，这种以大数据、云计算、人工智能等技术为基础的智慧体系对数据采集的速度和效率有了更高的要求。爆堆方量的测量是露天矿山的基础技术工作之一，也是其他技术经济指标的基础。传统工程测量的方式耗时耗力，且在精度上也不能保证，这在一定程度上影响了智慧矿山的建设。

关键词：露天矿山;无人机倾斜摄影测量;技术应用

引言

目前，露天矿山的开发存在多地区小规模、管理监测手段落后和缺乏基础数据支持等问题，针对此类管理问题，一种基于高新技术手段的矿产资源储量管理制度应运而生。其依据统一规定的技术、标准和要求，定期对矿区的资源占用量进行监测、核算和管理，主要目的是监测正在开采的矿区资源变化，实时了解其资源储量变化因素，对矿产资源的合理保护与开发提供科学的数据支持，实现资源的最有效利用。此外，矿区储量管理对象是在矿产资源开发阶段的开采量和资源储量，对二者的监测管理是矿政管理的重要组成部分。矿区的资源储量作为露天矿生产和管理的基础组成部分，利用测绘技术对其进行动态监测是实时、快速地掌握矿山开采、盈利和资源储量状况重要手段。

1无人机摄影测量技术

无人机智能安全巡航通过搭载摄影部件采集露天矿山地表数据，包括倾斜摄影数据、视频记录、航拍照片等。无人机沿设定好的航线获取垂直于被摄物体的航空像片，在相隔一定距离的不同时间、不同位置拍摄同一目标，基于存在的视差构成立体像对，再通过空中三角解析法进行图像解析，将系列二维航拍图像转换为整个露天矿山的三维密集点云，接着结合三维建模技术生成露天矿山的三维倾斜摄影模型。软件系统利用三维GIS技术构建三维地球环境，通过载入倾斜摄影模型构建出与GIS环境相融合的虚拟露天矿山场景，可整体查看露天矿山的地貌特征，也可查看露天矿山的细节特征。软件系统通过空间几何计算封装多种标绘和量算工具，为露天矿山安全风险分析提供便利支撑。

2露天矿山无人机倾斜摄影测量技术应用策略

2.1无人机实时测绘采场境界参数

露天矿山安全评价需对矿山采场境界参数（台阶边坡、宽度、高度）进行采集，将采集的参数与设计参数进行对比，判断其符合性;另外还需将采集的数据用作采场边坡稳定性评价。传统方法主要是通过测量单位提供的矿山实测平面图，结合现场踏勘的直观感受辅以小范围的现场勘测来获得。实测图主要通过全站仪测得，虽然其单点监测精度非常高，但由于其仅在平台或边坡上选取有限的测点进行测量，因此难以全面表现出边坡现状。此外，从实测图上看，或许边坡整体状况较好，平均坡度、高度符合要求，但局部不符合要求的部分难以被体现出来，从而被评价人员忽视。而往往这些局部的隐患可能引发安全生产事故。235平台宽度、220平台宽度均大于50m，满足设计平台宽度不小于50m的要求;235平台坡度分别为67.0°、71.3°，而设计边坡角为70°，则说明235平台局部台阶偏陡，企业应进行整改。通过与传统方法测得的数据进行对比，无人机摄影测量技术获得的数据误差值在可接受范围内，能满足安全评价工作需求;同时由于其数据处理具有便捷和快速特点，提高了对露天矿山境界参数的符合性判定效率。

2.2多期比对监测

多期比对监测主要是利用两期矿山无人机影像数据生成的DSM数据，分析两期开采范围变化情况、两期数据高度变化情况，得到分析时间段内矿山开采的情况，进而分析出矿山开采是否符合规定。（1）多期比对监测下的矿山开采范围越界监测。利用两期矿山DSM数据作差值分析，分析在矿权界限周围两期数据是否有变化来判断矿山开采范围是否越界。在矿权界限外30m缓冲区内，分析两期DSM数据的差值结果数据，如果差值不为0时则断定此区域为可能越界开采的区域，反之则为没有越界。由于无人机影像数据随季节的不同也会产生一些差异，例如树木在春季很旺盛，冬季显得萧条，从而会使两期数据的值不一样，进而产生作差后值不为0的情况，但矿山在此区域内实际上并未进行开采，所以多期对比监测下的矿山开采范围越界监测结果只能是可能存在的越界区域，后续还需要根据实际情况进行判断。（2）变化监测。通过两期数据作差，分析两期数据的变化情况（高度、开采体积、填方体积等），然后以图表方式更为直观地展示出变化区域的统计结果，便于对矿山是否违法开采进行分析。因此，在矿权界限范围内，对两期DSM数据进行差值分析（最近时间数据减去最远时间数据），差值数据中栅格值大于0的区域，则认为是填方区域，栅格值小于0的区域则为挖方区域，其余为未变化区域。

2.3地质灾害体信息获取

传统的露天矿山地质灾害的勘查主要靠人员实地调查，存在效率低、危险大等缺点，受安全因素影响，勘查人员难以靠近测量。而无人机技术的应用，丰富了地质灾害勘查的手段，有效解决了这一难题。露天矿普遍存在地形复杂、地质灾害隐患多等特点，导致传统测绘方式获得的成果难以准确反应出露天矿的地质环境。选择无人机进行地质环境调查，可快速精确获取地质灾害隐患区域的地形数据。同时，生成的DEM可以与DOM结合，清晰地反映出研究区地形、地貌特征及地质灾害体分布，并能准确计量、圈定灾害体参数，相对传统调查手段，无人机调查改善了工作环境，提高了工作效率。

2.4实景三维技术的应用

实景三维建设作为当前新型基础测绘建设的主攻方向，是党中央、国务院和自然资源部对测绘工作在新时期的新要求、新部署，同时也是履行自然资源“两统一”管理服务的必要举措，实景三维其产品形式多样，具有直观、可量、可算，兼具量化和具象特征，完全可以满足露天矿山生态修复对其矿山监测“能看得清、能看得准、能看得对、能看得及时”的要求。实景三维技术主要是通过无人机航片级数据处理技术，具有影像实时传输、测量快速、方便灵活、低成本、高精度的优点，可创建完全真实、可量测的三维场景模型，用户可以快速获取场景内任意区域坐标、面积、高程等信息，而且可以更加直观地浏览地形、植被、水系、交通、居民点等分布状况，有效地弥补了RTK设备在山区信号不好、效率低、成本高和和卫星影像地图更新慢、精度低的缺点。实景三维技术的兴起为露天矿山测绘、矿山生态环境调查与监测提供了新的途径。

结语

随着我国矿山的智慧化程度不断提高，传统的测量方式已不能满足这种以大数据、云计算、人工智能等技术为基础的智慧体系对数据采集速度和效率的需求。无人机航测可以弥补矿山生产中工程测量的短板，试验验证了航测数据的准确性，其数据采集速度高，且具有人工操作安全与便捷的优点。

参考文献

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