摘要：在目前的经济形势下，市场对于矿产资源的需求不断增长，矿山测量技术和工作备受关注。在矿山地形测绘中，无人机发挥着重要作用，是目前矿山地形测绘中常用的一种技术设备，能够为矿山地形测绘提供有效的技术支持。本文对于无人机航测系统的基本结构进行说明，分析无人机航测技术优势，并探究无人机航测的矿山地形测绘技术具体应用策略。

　　关键词：无人机；航测；矿山地形；测绘技术；应用

　　随着社会经济的发展，矿山资源的开采力度和规模都在不断扩大，要提升矿山资源开采精度和安全性，进行矿山测绘十分必要。目前，矿山测绘相关技术不断发展优化，其中，无人机航测技术发展和应用比较广，其应用优势也更为突出。这是一种新型的航测技术，相对于传统人机隐藏模式更为优化，性能更高，成本更低，操作简便易学，监控范围广阔，不容易受到相关因素影响，所以使用效率比较高，能够满足大型矿山的测绘需要。将无人机航测技术应用到矿山地形测绘中，具有一定应用前景。

　　1无人机航测系统结构

　　无人机是一种通过无线电遥控设备或预设程序进行操控的无人驾驶飞行器，近年来其应用领域不断扩展。技术结合了无人机的高效灵活性与航空摄影测量的精确性，为矿山地形的快速、准确测绘提供了有力支持。无人机航测技术的原理主要依赖于高精度的定位系统和先进的遥感传感器。在执行航测任务时，无人机搭载的高分辨率相机或其他遥感设备，能够按预设航线对矿山地形进行连续拍摄，获取大量的地表影像数据。这些数据具有高分辨率、大比例尺的特点，能够清晰地反映出矿山地形的细微特征。同时，通过集成全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（IMU），无人机能够实时记录每一张影像的精确位置和姿态信息，这是后续影像处理和三维地形模型构建的基础。除了硬件设备的支持，无人机航测技术还依赖于先进的软件处理系统。在航测完成后，通过专业的摄影测量软件对获取的影像数据进行处理，包括影像的畸变校正、空中三角测量、立体匹配等步骤。这些处理过程能够将二维的影像数据转化为三维的地形信息，生成数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）等产品，从而实现对矿山地形的精确测绘。

　　无人机航测技术的优势在于其高效性、灵活性和精确性。相较于传统的人工测绘或大型飞机航测，无人机航测能够更快速地完成测绘任务，且不受地形复杂度的限制。且由于无人机飞行高度低、速度慢，能够获取更高分辨率的影像数据，从而更准确地反映矿山地形的实际情况。此外，无人机航测还具有成本低、操作简便等优点，使得该技术在矿山地形测绘中的应用越来越广泛。

　　就无人机航测系统来看，航测系统就是利用无人机作为飞行平台，搭载数码相机进行拍摄，并通过专门的航测数据处理软件对采集的数据进行深入分析。就无人机航测系统的核心构成部分来看，主要包含无人机飞行平台、飞行控制系统、影像获取设备、通信设备、遥控设备以及地面信息接收和处理设备等。

　　第一，无人机飞行平台和飞行控制系统。它构成了整个航测系统的基础，提供了稳定且灵活的飞行能力。紧接着是飞行控制系统，这是确保无人机稳定飞行的关键。该系统通过垂直陀螺进行姿态控制，利用GPS接收天线获取飞行平台的实时位置信息，而微处理器装置则负责飞机的自主飞行控制。

　　第二，影像获取设备。主要是数码相机，负责捕捉地面的高清影像。这些影像数据对于后续的数据处理至关重要。通信设备则负责将无人机收集到的各种数据实时传输回地面，确保操作人员可以实时了解无人机的飞行状态和拍摄情况。

　　第三，遥控设备。主要用于远程控制无人机的飞行和拍摄，而地面信息接收以及处理设备则负责接收无人机传输回来的数据，并进行初步的处理和分析。这些地面设备还包括用于实时影像接收和显示的数据接收终端以及用于飞机起降控制和飞行拍摄的遥控设备。

　　第四，通信设备。在无人机航测过程中，垂直陀螺发挥着重要作用，它能够精确测量无人机的俯仰和翻滚姿态。与微处理装置技术的结合，确保了无人机在飞行过程中的水平稳定。机载通信设备中的摄像头、GPS定位和数据传输系统等，协同工作将采集的数据实时传回地面接收终端，使地面控制中心能够实时监控飞机的飞行和拍摄情况，必要时进行航向修正，以防止飞行姿态的偏离。

　　第五，地面信息接收以及处理设备。通过地面配套的数字摄影测量工作站，对获取的高清影像进行精细处理，得到精确的数据影像。值得注意的是，由于这些影像具有特定的重叠度和倾斜角，与传统摄影测量有所不同，因此在影像处理方法上也存在一定的差异。这种差异要求在进行无人机航测时，需要采用更为精准和高效的影像处理技术，以确保测量结果的准确性和可靠性。

　　2无人机航测技术应用优势

       2.1航测反应能力强

　　无人机航测技术通常采取低空飞行的方式进行作业，这一特点为其带来了显著的优势。由于低空飞行不受空域申请的限制，且受气候影响较小，即使在天气状况不佳的情况下，无人机也能正常进行航测作业。此外，无人机对于起降场地的要求并不高，无需像有人驾驶飞机那样需要寻找广阔平整的场地。在许多情况下，一小段平整的路面就足以供无人机起降，这为其在复杂环境中的应用提供了极大的便利。

　　更重要的是，在无人机航测过程中，操作人员无需担心飞行员的安全问题。因为这一过程中根本不需要飞行员参与，无人机甚至能够到达人力无法触及的空间进行测绘作业。无人机升空时间短，操作简单，通常只需15min即可顺利飞向低空。此外，相关的车载系统能够在作业区附近设立临时测绘站，根据无人机航测的飞行公里数快速获取航测结果。

　　2.2时效性和性价比较高

　　相较于传统的卫星遥感技术，无人机航测技术在时效性和性价比方面具有显著优势。传统卫星遥感技术虽然能够提供高分辨率的测绘数据，但其时效性往往不尽如人意。从编程拍摄到获取最新的影像资料，再到资料的存储和传输，都需要耗费相当长的时间。而无人机航测技术则能够随时随地出发，快速开展航测作业，并及时获取相应的航测信息。这就大幅缩短了作业周期，对于提高工作效率具有积极作用，还能让航测结果更具时效性。

　　此外，无人机航测技术的运用成本相对较低，具有较高的性价比。相较于有人驾驶飞机和大型遥感卫星等高昂的设备投入和维护成本，无人机航测技术以其低成本、高效率的特点在测绘领域展现出了强大的竞争力。

　　2.3测绘区域受限小

　　我国地域辽阔，地形地貌复杂多样。在许多地理环境恶劣、地质条件限制的地区，如广袤的沙漠、常年积雪的雪山、沟壑纵横的黄土高原以及怪石林立的奇山陡峰等，传统的测绘方法往往难以实施。而这些地区恰恰是无人机航测技术大显身手的地方。由于无人机机体体积小、质量轻，受到的地理环境限制较少，因此能够准确、快速地开展相关区域的测绘作业，及时获取测绘数据并实现实时信息反馈。

　　2.4数据获取和建模能力较强

　　无人机航测技术融合了数码摄像技术、GPRS定位技术等多种先进技术手段。无人机搭载的高分辨率数码相机能够快速捕捉地表信息，生成数字影像和关键数据信息。通过这些数据，可生成DEM（数字高程模型）、三维正射影像图以及构建三维景观模型和地表三维模型等可视化数据。工作人员根据这些信息可以进行精确的数据计算和统计，从而得出准确的测绘结果。这种强大的数据获取和建模能力使得无人机航测技术在测绘领域具有广泛的应用前景。

　　3无人机航测的矿山地形测绘技术应用

       3.1航测流程

　　使用固定翼或多旋翼无人机作为航拍载体，结合CNSS导航和先进的营销板模块，可进一步搭载高分辨率数码相机。这种配置主要用于地面航拍照片的数据处理和分析，从而迅速生成低分辨率的无人机航拍图像系统。与传统的载人航天器调查相比，这种方法能够显著提高生产效率，还能降低飞行成本，使用效益可观。

　　无人机航测系统中配备了动力装置和导航模块，通过无线电或预设的飞行控制程序进行独立飞行控制。常州市国土资源局金坛分公司采纳了一种小型、轻质复合材料的固定翼无人机，采用新能源驱动，执行250m以上高空的飞行任务，有效满足区域性国土资源管理数据的需求。

　　在金属矿山测绘中，无人机航测技术发挥了重要作用。它不仅能缩短测绘时间，提供准确的详细数据，还能帮助了解地下情况，从而确保采矿过程中工作人员的安全，并提高整体工作效率。对于开采部门而言，无人机航测提供的影像数据和图片等环境信息至关重要，有助于收集矿山资源的详细数据以进行开采。这些数据也可以及时提供给政府监管部门，以便他们采取措施防止和介入可能的破坏行为。金属矿属于不可再生资源，一旦遭到损害和浪费，将难以修复。因此，合理开发和持续监督至关重要。尽管政府部门已采取了一定的政策措施，但非法开采现象仍然存在。而遥感影像技术可以实现实时监测，并对一些人员无法进入的区域进行有效监控，从而保护采矿工作的顺利进行。

　　在空中前，根据矿山区域的具体情况和测绘范围，全面掌握地形图像数据的采集，了解地形，气候条件，合理选择无人机（无人机）登陆的领域，并对于系统的导航精度要求高的重叠度等空中指标进行设计，为测绘工作的顺利开展打好基础。

　　3.2在矿山地质灾害测绘中的应用

　　地质灾害对人们的生命和财产安全构成严重威胁，一直以来，矿山工作中的灾害防治都是重点话题，已经引起了公众的广泛关注。为了实现精准的地质灾害预测并尽量减少其带来的伤亡和损失，相关技术部门正不遗余力地研发更为有效的监控和预测技术。考虑到我国幅员辽阔，对960多万平方千米的广袤土地进行全面的地质灾害监控管理，无疑是一项巨大的挑战。特别是在那些面积庞大、山体陡峭、地形条件极为复杂的航测区域，传统的人工勘测方法不仅操作难度大，而且存在诸多无法涉足的“盲区”，这导致隐患难以被全面掌握，严重制约了地质灾害的监测和预防工作。

　　在此背景下，无人机航拍技术展现出了其独特的优势。采用无人机进行航拍，不仅能显著提升地质灾害防治的技术含量，更能大幅节省勘测时间，提高整体勘测效率，从而实现对地质灾害区域的全面覆盖。这一技术的应用，为科学判定隐患原因、合理采取监测措施以及优化灾害治理方案提供了可靠的数据支持。通过无人机进行航拍巡查，并对回传的航拍图件进行细致的分析比对，可及时研判并预防可能引发的地质灾害隐患点。

　　值得一提的是，在矿山地形测绘中，无人机航测技术同样展现出了其强大的实力。面对复杂多变的矿山地形，无人机能够轻松应对，快速完成高精度的地形测绘工作。这不仅克服了传统人工测绘方法效率低下、精度不高等问题，还为矿山的安全生产和环境保护提供了有力的测绘技术支持。

　　此外，随着无人机技术的持续进步，其应用范围也在不断拓展。如今，无人机已经涉足了许多“高危”职业领域，如高空电力巡检，甚至是火灾、地震等抢险救灾工作。

　　更令人瞩目的是，有研究团队已经开发出了一种能够分辨人声和其他噪音的无人机。这种无人机装备了16个收音器，并运用了先进的Hark技术来消除人声以外的噪音，从而能准确地识别并定位人的声音。这种技术在灾害救援中具有巨大的应用潜力，比如在地震、火灾或泥石流等灾害发生时，救援人员往往难以接近受灾严重的区域。而这时，无人机可以灵活深入灾区进行侦查，并通过“HARK”技术从复杂的杂音中识别出人的声音，从而帮助救援人员迅速定位并救出被掩埋的幸存者。然而，目前这项技术仍面临一些挑战，如无人机收音器在螺旋桨声和风声的干扰下，音源采集可能会受到限制。针对这一技术难题，相关研发团队仍在不断努力寻求关键技术解决方案。

　　3.3露天矿山方量的变化和综合计算

　　露天矿山方量的变化与综合计算能够通过无人机航测数据进行。在矿山测量工作中，利用无人机航测数据生成点云数据，进而计算出开采方量。具体计算和设计原理如下，在构建好的不规则三角网中，每个基本单元的核心是确定不规则三角形的三个顶点的三维坐标。基于这些坐标，从三角形的三个顶点竖直向下引出三条直线，这三条直线与开采后的地表三角网形成三棱柱。这样整个区域的土石方地形就形成了一个由多个连续但不可细分的三棱柱集合。接下来，计算每个三棱柱的体积，将这些体积加总，即可得到整个区域的土石方量。与传统的土石方计算方法相比，这种方法中点和点之间的间隔距离为厘米级，因此能更精确地反映矿山方量的变化。最终通过这种方法可以计算出土石方的开采量，了解矿山储量的变化规律，从而有效解决以往测量中点位无法达到指定现场的问题。借助无人机航测，能够提升矿山测绘的整体工作效率。

　　4总结

　　人机航测技术，作为现代测绘领域的一项重要技术手段，正日益受到矿山地形测绘的青睐。目前，我国的矿山测绘技术不断发展进步，相关技术水平也在不断提升，无人机在矿山地形测绘中发挥着举足轻重的作用，认识和了解无人机航测技术及其应用显得十分必要。本文对于无人机航测技术的应用优势进行了说明，介绍了无人机航测系统结构和具体运行流程，并对于无人机航测的矿山地形测绘技术具体应用进行了分析，旨在为矿山地形测绘工作开展中的无人机航测技术应用提供一些思路和参考。