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基于无人机技术的金属矿山地形测绘方法论文

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2023-08-16 14:10:32    来源:    作者:xieshijia

摘要:随着社会发展速度的不断加快,人们对于能源的需求也不断提升。金属矿山资源是不可再生的,对于社会的发展有着极为重要的作用。然而,我国目前在开采金属资源方面仍存在许多问题,有效解决这些问题,避免浪费资源的情况发生,借助无人机技术进行测绘工作是一种非常有效的途径。与传统的人工操作相比,无人机在很多方面具备优势,因为无人机航测技术高效节能,能够非常迅速、方便地完成金属矿山测绘工作。因此,本文将就无人机技术在金属矿山地形测绘中的应用进行分析论述。

  摘要:随着社会发展速度的不断加快,人们对于能源的需求也不断提升。金属矿山资源是不可再生的,对于社会的发展有着极为重要的作用。然而,我国目前在开采金属资源方面仍存在许多问题,有效解决这些问题,避免浪费资源的情况发生,借助无人机技术进行测绘工作是一种非常有效的途径。与传统的人工操作相比,无人机在很多方面具备优势,因为无人机航测技术高效节能,能够非常迅速、方便地完成金属矿山测绘工作。因此,本文将就无人机技术在金属矿山地形测绘中的应用进行分析论述。

  关键词:金属矿山;地形测绘;无人机技术

  目前,无人机技术已广泛应用于测绘地形地貌领域,尤其是在金属矿山地形测绘中,其重要性备受关注。无人机技术具有分辨率高、更新速度快等明显优势,通过充分发挥这些优势,可以有效提升金属矿山地形测绘工作的质量。除了准确获取金属矿山地形信息外,该技术还能够对环境和资源起到有效保护作用,并且有助于保障矿产开采人员的安全。此外,无人机技术还能为数字化矿山的建设提供重要支持。

  1无人机技术概述

  1.1概念

  在科技领域中,无人机技术通常指不需要人操纵的飞行器,具备通信和全球定位等功能。当前,无人机技术在地貌和地理环境检测方面得到广泛应用,是一种现代化的探测技术。在多数国家都十分重视相关研发工作的发展环境下,无人机性能不断提升。我国许多领域开始测试无人机技术,并呈现出不断拓展其运用领域的趋势。特别是在地形地貌测试中,无人机技术的应用备受关注。

  1.2特点

  无人机技术包含遥感技术、通信技术、GIS、GPS等多种先进技术。目前在地理测绘中,无人机技术得到广泛应用。与传统人工测绘方法相比,无人机测绘技术可以很大程度免受地区因素的限制。在测绘工作中应用无人机技术可以实现数据信息的实时更新和修改,并且能够有效地升级处理地理测绘信息。

  具体来讲,无人机技术的特点主要体现在以下几个方面。第一,无人机可以根据需求搭载各种传感器,因此数据分辨率非常高。影像数据资料的精确度可以达到厘米级,并且可以根据检测图的比例需求进行缩放处理。第二,无人机信息更新速度非常快。测绘工作中无人机不需要驾驶人员,采用全自动化的操作方式,数据信息具有极高的时效性。除了在恶劣天气条件下,无人机能够有效落实测绘工作的要求。第三,无人机测绘成本较低。无人机采用全自动化操作方式,相比传统人工测绘方法成本更低。在测绘工作中应用无人机技术可以实现大量的成本节省,并且能够使测绘工作效率得到有效提升。第四,无人机拥有较强的灵活性。无人机体积小巧,并且可以灵活地完成各种操作,可以根据测绘工作的实际需求完成角度调整,并且可以根据具体情况选择操作方式,使复杂地质环境的干扰得到有效避免。即使在高海拔地区,无人机也能够充分发挥其优势。

  2在金属矿山地形测绘中无人机技术的应用

  无人机技术具有多项优点,不仅操作简便,且广泛应用于不同的行业与领域。在金属矿山地形测绘方面,利用无人机技术可发挥关键作用,确保相关人员顺利完成其工作。运用无人机技术进行金属矿山测绘,有助于准确呈现矿山内部结构,同时可为开采工作提供重要支持。

  2.1无人机航测技术

  目前,无人机航测技术已广泛应用于各个领域。操作简便和自动化是该技术的优势,能够为实时更新数据资源提供有效保障。无人机航测技术通过搭载导航摄像机在高空中测量金属矿山地形,并借助人员的远程遥控采集和传输数据。航摄所使用的相机设备分辨率高,大多为光学相机、CCD数码相机等,并常常与激光扫描仪、红外线扫描仪等设备配合,全面测绘金属矿山地形。结合多种设备的无人机航测技术能够使测量数据拥有非常高的精确性。在获得测绘数据后,借助专业的测绘软件进行数据分析,能够使测量矿山地形的目标得以实现。

  在实际应用无人机航测技术的过程中,相关人员应该遵循以下流程。第一,应做好风险规避和安全生产措施。无人机航测工作属于高空作业,具有一定的风险,因此在航摄工作开始前,应该充分了解工作环境,明确金属矿山海拔高度、输电线路分布情况等信息,规避各种潜在风险。第二,应进行航空摄影。在开展航空摄影工作前,应合理规划无人机的重点摄像区域和飞行航线,并结合金属矿山地形测绘需求,合理调试各种设备、开展试飞、试拍工作,进一步调整无人机飞行间距、相机曝光、飞行高度等参数,为顺利开展航空摄影提供保障。另外,无人机航测工作对天气环境要求较高,所以在此工作中应充分考虑天气情况只有在保持飞行质量的前提下,才能达到较高的摄影质量,获得高清的摄影成像。需要注意在规定范围内控制摄影成像的清晰度,并对图像中的物体进行准确分辨。在完成首次航空摄影后,需对成像影片进行准确分析,若不能满足相关要求,则需及时开展二次航空摄影工作。第三,应检验摄影成像。在完成无人机航测工作后,应指派专业人员对摄影素材进行检验,准确判断成像标准、素材清晰度等是否满足要求。同时,航摄组织也应开展查验工作,从而合理评价航摄过程,积累经验。在这个过程中,应在充分考虑测量工作人员意见的基础上,调整工作,保证获得的航摄素材达到最佳状态,才算真正完成无人机航空摄影工作。第四,需要进行像片控制测量。相关人员主要通过两种方式获取像片控制测量。在实际工作中,多数人员使用非全野外布点的方式,只有在特殊地形中才会使用全野外布点。第五,将获得的数据结合金属矿山地形实际数据进行像片调绘。像片调绘为较为复杂的工作,需要准确锁定像片中的代表性物体,使得物体特征得以更加清晰地展现。调绘工作需要合理确定定位点,然后使用规范的方式标注在像片中,最终形成调绘片。

  2.2无人机遥感技术

  无人机遥感技术在无人机领域中被视作核心技术之一,而在测绘金属矿山地形方面,其应用范围更是广泛。在进行这项工作时,相关人员获取金属矿山遥感影像和地形图数据,必须事先掌握相关知识。无人机通过运用自身的遥感技术,能够获取到金属矿山的整体轮廓、地貌和地形等数据,并在计算机上进行处理。无人机遥感技术的运用,使相关人员不必进入复杂的地理环境中进行测绘,有效避免危险情况的发生。而无人机遥感技术的主要组成部分包括数据处理系统、高分辨率数码传感器、无人机平台和定位与导航系统。这些组成部分能够有效结合数字图像处理、数据通信和全球定位系统等功能,实现测绘工作的高效率和准确性。

  2.3在金属矿山地形测绘中无人机技术的应用实例

  以某铝矿区地形测绘工作为案例,介绍了在复杂地形条件下,使用无人机技术测绘矿山地形的流程和注意事项。该铝矿区地势复杂,存在大量沟壑和山岭,整体高度为东北高、西南低。矿山最高点海拔达1621.5m,最低点为1093.7m,矿区面积为22981.3平方米。

  首先,关键是图像控制点的选择和测量。在使用无人机技术测绘矿山地形时,图像控制点的选择直接影响矿山地形测绘图的精度。根据矿山区域布点要求,此次工作中的相关人员选择了航空摄影测绘规范中的测量点。在选择基准参照点时,他们根据实地选择的方式,选择了影像清晰、地面物体相对较小的目标作为参照点。为方便后续处理重叠影像,测绘人员将同名控制点刺在航摄像片上,并在现场进行点位文字说明和略图编绘,同时从不同角度、远景、近景拍摄实地现场照片,以准确反映测量点与周围地物之间的关系。

  在采集像控点坐标时,使用了GPS-RTK设备,该设备的快速卫星信号捕捉和解算功能能够快速获得像控点坐标的三维坐标值,并最终以3次采集平均值作为临时像控点坐标。每个点位采集3次坐标值,避免误差对点位精度造成的影响。在采集过程中,要求水准气泡居中、状态为固定解,并对每个点位进行平滑不少于20次的操作,以确保坐标值的精度。最终,矿山地形的测绘图获得了较高的精度,可用于该铝矿区的管理和相关研究。

  基于无人机影像数据,在金属矿山地形测绘方面,可利用虚拟立体像和立体眼镜的配合,或裸眼环境下使用实景三维模型,也可以在正射影像上采集平面地物,并在数字表面模型的基础上采集高程数据。这些数据将相互结合形成合适的数字地形图,以满足要求。无人机激光点云数据采集高密度的三维彩色点云,可以直接采集相关地物,并通过滤波技术过滤掉非地面点,例如植被和建筑,从而在过滤的点云中直接生成高程点数据和等高线数据。最后对其适当编辑以形成完整的地形图成果。进行相关工作的人员应当按照相应的标准规范,分层采集地貌和地物的关键要素数据。完成后,将生成标准格式的地形图数据文件,可以通过专业的测绘软件进行导入和编辑,以完成金属矿山地形图的制作。

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  3在金属矿山地形测绘中应用无人机技术的优势

  无人机技术在金属矿山地形测绘方面具有显著优势。首先,金属矿山地形测绘工作条件艰苦,物力和人力资源有限,导致测绘效率低下。而无人机技术应用能够有效解决这一问题,避免恶劣环境对测绘工作的影响,随时进行空中遥测。无人机所得到的测绘数据不仅精度高,还能进行智能化处理并及时修正错误信息,满足测绘工作的需求。

  其次,矿山所处地区大都偏远并拥有复杂地质条件,保护环境较为困难。通过利用无人机技术进行遥感和雷达数据获取,相关人员可以根据数据制定有针对性的环境保护措施。同时,无人机监控矿区开采工作,为相关人员管理矿山开采提供依据,保护紧缺的金属矿产资源。

  最后,矿山的开采深度和难度逐年增加,对金属矿产资源的需求也随之增加。通过无人机技术获取准确的地形数据信息,相关人员能够准确分析矿山地势,避免盲目开采,为安全高效地完成矿山开采工作提供保障。

  4提升无人机应用实效性的对策

  4.1加强设备管理

  在无人机用于金属矿山地形测绘工作前,必须进行有效的设备管理。由于无人机需要操作精细化,因此相比一般设备,无人机需要更加精细的设备管理工作。为保证无人机的稳定性能,需定期进行性能检测工作。同时,在无人机设备管理过程中,应该合理调节无人机性能,对其进行不同模拟环境下的性能测试,以确保各种问题能够及时被发现和解决。无人机应存放在较为干燥的环境中,以防止生锈等情况的发生。此外,还应定期进行无人机保养工作,使用机油擦拭其精细零部件等,以确保无人机能够在金属矿山地形测绘工作中稳定发挥其作用。

  4.2注重工作人员培养

  在无人机技术测绘金属矿山地形的过程中,无人机的规定高度和路线都需要专业人员进行操作,以确保无人机能够准确执行测绘任务。因此,专业技术人员是测绘工作中的主导者,其能力和素质直接影响着测绘工作的质量。为保证金属矿山地形测绘工作的准确性和精度,有关部门对无人机操作者的专业能力进行严格考核,从而确保其具备满足测绘工作要求的能力。同时,为获取足够精确的数据信息,各种传感器和高清摄像头等设备的调试工作也需要由专业人员完成。为此,有关部门应有效开展工作人员的培训和素质考核工作,引入同行业人员交流和利用网络学习等方式来提升工作人员的综合素质,进一步提高金属矿山地形测绘工作的专业性和精准性。

  4.3强化工作人员间的配合

  在进行金属矿山地形测绘工作时,测绘人员与矿山人员的有效配合对于高质量完成测绘工作至关重要。无人机操作人员需合理选择飞行航线,实地勘察工作需要大量精力和时间。矿山人员深知矿山的地貌和地形,与测绘人员合作能有效降低工作难度。因此,加强工作人员之间的配合,不仅能方便开展矿山地形测绘工作,同时提升工作效率并降低成本支出。

  5结语

  在金属矿山开采过程中,其地势环境往往复杂多变,因此传统的技术测绘矿山地形在精度和效率方面存在较大不足,这也可能增加矿山事故和意外发生的风险。然而,随着我国经济不断发展,无人机技术的快速更新为金属矿山地形测绘提供了更为高效和精确的选择。通过无人机技术的应用,矿山测绘数据的准确性可以得到充分提升,相关人员也能够更好地了解金属矿山的实际情况。为了进一步提高无人机技术应用的效果,矿山企业可以加强设备管理,注重工作人员的培养,以及强化工作人员之间的配合等方面的措施。