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摘要:無人機能夠把準確、直觀、詳細的地質情況呈現出來，從三維的視角對獲取的信息進行解釋，然后制定出礦山地質環境保護與治理恢復的方案，滿足工作人員對礦山地質環境保護與治理恢復的監測需求。對青海某礦山地質環境保護與治理恢復中無人機遙感技術的應用實踐進行了分析。

關鍵詞:無人機;三維模型;礦山地質;環境保護

中華人民共和國國土資源部令44號《礦山地質環境保護規定》于2009年5月1日起實施。采礦權申請人申請采礦許可證時、擴大開采規模、變更礦區范圍或者開采方式的，應當編制礦山地質環境保護與治理恢復方案。自從我國頒布了國土資源令以后，我國的地質環境管理部門對環境進行了監督，同時還會對作業進行定期的檢查，還會進行相關的拍照以便留檔［1］。無人機可以攜帶攝影機，它能夠準確快速的小面積的地形信息，最近幾年，無人機的運用越來越廣泛，通過無人機可以輕松的獲取人們想要的信息，這樣可以有效的減少人工的干預，同時也可以減少工作人員的工作量。本文對青海某礦區地質環境保護與治理恢復進行了分析，主要是利用無人機進行數據獲取、數據處理劑數據分析，同時還探討了礦山地質環境保護與治理恢復中無人機遙感技術的應用實踐。

1礦區介紹礦

區大部分分布著稀土礦，礦層的深度大概是1～2米左右，采礦的方式主要是露天。在開采礦的過程中主要是根據地形進行的，如礦層是沿著山坡分布的，所以露天開采是利用階梯式的開采方式。礦區采礦已經有幾十年了，對地表已經造成了嚴重的破壞，比如:地表下層、動植物無法生存、水土流失嚴重、廢渣隨意堆放等問題。目前礦區的環境治理問題刻不容緩，由于采礦活動對大自然的破壞，直接會影響人的生存問題。根據這些現狀國家對礦山地質環境保護與治理恢復提出了新的要求。無人機的主要作用就是監測和獲取相關的信息，有利于人們對環境的治理。

2無人機低空攝影介紹

無人機是一種受遙控控制的不載人飛機，無人機可以攜帶攝影機，然后可以構成分辨率比較高的低空行攝系統。現在無人機廣泛運用于測繪行業，它能夠對礦山地質環境保護與治理恢復進行監控。無人機匯聚了遙感、遙控、低空攝影的技術，給人類帶來了很大的幫助。無人機如果與衛星遙感或是與常規的攝影測繪相比，無人機運用起來比較方便，操作的技術水平要求的專業程度不需要有多高，無人機可以承載不同的遙感器，它可以獲取很多時相、光譜、分辨率遙感影響數據，使用無人機的成本是比較低的，無人機可以自己規劃路線，它可以及時的進入礦區，了解礦區的一些情況，然后為解決礦區問題制定相應的方案［2］。

3無人機對礦區地形的測繪流程

3．1工作步驟。無人機攝影測繪技術設計主要包括:航攝、外控方案設計、無人機航飛實施、攝影質量檢查、GPS外業控制測量、外業數據質量檢測等。3．2航拍的實行。1)設計要求在無人機開始作業之前，首先要了解測繪的概況、測繪的范圍、時間的安排等，然后再具體制定航拍計劃，規劃無人機起飛和落地的具體場所。2)飛行要求在無人機試飛的時候需要考慮該地的天氣情況，無人機不適合在陰雨天進行飛行，最佳的測繪時間應該在上午的10點到下午的2點左右。只有在光線足夠好的時間里拍攝才不會影響攝影的清晰度和亮度，選在上午10點到下午2點的時間是因為光線與地球是垂直的，地面的陰影面積最小，無人機在不出故障的情況下可以獲得清晰的成像。無人機操作的具體流程如下:a對無人機進行組裝，對地面的系統最好聯機，為試飛做好充分的準備;b無人機從彈射架上開始起飛，在起飛過程中需要對無人機進行監控，做好相關數據的傳達，讓無人機按照規劃的路線進行飛行，同時控制好無人機的攝影系統，及時對數據進行傳輸;c無人機飛行結束后要平穩著陸，著陸的地點盡量選擇空曠的地點進行著陸;d著陸后對無人機進行檢查看是否出現故障，然后對無人機的拍攝情況做好記錄，最好結束航拍。3．3拍攝范圍的布置。拍攝范圍布置的主要原因是能夠拍攝到自己想要的數據，而不是隨意的拍攝，拍攝范圍的布置可以提高工作的質量，后期不需要對數據進行沒有必要的篩選［3］。拍攝范圍布置的主要要求是測繪內部進行均勻的布點，從而保證整個項目成圖的均勻化。3．4數據處理1)空中三角測量。經過改正以后無人機的數據差為零。它主要運用的是邊框的測量方法，但是在測量中需要注意的是地球曲率、大氣折光等因素，這里可以使用自檢校平差。在這個過程中需要均勻的布點，每一個點要進行有效的連接。2)內部數據的處理這里可以使用無人機的攝影系統講述劇導入到POS數據然后進行加密，同時還需要對內部的方位和微積分進行糾正，經過不要的色彩平衡、圖形的鑲嵌等，然后形成清晰的圖像。運用的是內部的數據采集，按照具體的要求對圖片進行分層處理，然后對地形、地貌的圖片進行有效的編輯，最后形成完整的圖片。3．5無人機精度的審核無人機數據精度的審核主要是在數據采集之后需要做的，選做的主要是對無人機的數據精準度進行有效的評價。為了讓無人機拍攝的精準度達到最高，一般為選擇在道路的交叉路口進行布點。

4礦山地質環境的主要問題

青海的礦山開采對環境造成嚴重的破壞，破壞的問題比較突出的有兩種情況:第一對土地土地資源造成了嚴重的破壞;第二產生了大量的地質災害［4］。礦的開采對畜牧業造成了威脅。礦的開采會產生大量的廢棄物，它的隨意堆放不僅會占用耕地還會對土地資源造成污染。地質的遺跡和風景會遭受嚴重的破壞。地質的遺跡是不可再生資源，青海省可是一個旅游的大省，對風景的破壞對人類來說是一個巨大的損失。由于當地對環境的保護不到位，很多的自然景觀已經不能在青海看到了，青海省的采礦業嚴重影響了青海的可持續發展。

5數據獲取與處理

這里采用的是天寶UX5無人機，在2016年9月2日對試驗礦區進行了數據獲取與處理。天氣的情況是晴天。無人機有監測系統、路線規劃系統、糾正系統。5．1數據獲取。首先要對礦區的基本情況進行科學的分析，然后根據實際情況制定一個礦山地質環境保護與治理恢復的方案。具體的地形樣式可以從谷歌地圖上下載具體的央視，然后再策劃無人機飛行的具體路線，無人機飛行的路線、時間、高度等都要做好安排，其目的就是使得數據能偶準確。這里我們規劃了7條航拍路線，無人機飛行的方向是東南方。如圖1所示是相機曝光位置及影像的重疊度。無人機在起飛前要對地貌進行勘察，然后確定具體的起落地點。在2016年9月2日中午運用了無人機UX5進行飛行，獲得的數據為圖片的重疊率為80%，無人機航拍的高度為610m。總共獲取的圖片有97張，照片清晰、曝光適當。無人機參數:起飛重量2．5kg;起飛方式為彈射起飛;冀展100cm;飛行時長50min;無線通訊距離5km;材質為碳纖骨架，內部是發泡聚丙烯泡沫;攜帶相機型號SonyNEX5－R;照片像素數為4912×3264。數據獲取情況:飛行時間22min;飛行高度610m;地面分辨率16cm;覆蓋面積2．286km2;設計重疊率80%;飛行方向為東西向;航線數7條;照片數量97張;照片總數據量317MB。5．2數據處理。在沒有控制點的情況下，無人機的設想系統實施自動生成實景的三維模型的。無人機的數據處理包括對照片的編輯、相機的參數、色彩調整等。本次數據處理運用的是電腦配置為Windows10的系統，內存為32G，處理數據的軟件為Smart3DCapture，這個軟件能夠對三維模型進行快速的構建。三維模型可以從不同的角度觀察到礦區的地貌形態。

6礦山地質環境的監測研究

遙感技術是探究地表物質的一門學科，青海的地形地貌是比較復雜的，運用遙感技術可以有效的對青海的地形地貌進行監測，然后還可以分析地質地貌存在的問題，有效的發揮遙感技術的作用，主要是檢測出采礦對地表的破壞程度，采礦引發的地質災害等。通過無人機對礦區的地質災害進行檢測和預防，有效的避免對人類的生命財產造成威脅［5］。6．1地質環境影響的檢測。經過近幾年的調查，礦區暫時還沒有出現山體滑坡、崩坍的地質災害，但是在礦山的開采過程中出現了地裂縫的現象，地裂縫出現在多種范圍之內，由于礦區的大面積開采，地下與地表是架空的，一旦出現地震或者是暴雨很都可能會出現塌陷的現象，不僅如此地下隔水層也會遭到破壞，地下的儲水結構也會出現變化，如果在采礦過程中出現水下滲的現象是非常嚴重的。6．2地質環境的預測和評估。對地質危害性的預測評估認為:采礦可能會引發一系列的問題，如:地表塌陷、裂縫、水土流失等，主要表現為耕地大量的減產和林地遭受嚴重的破壞，如果礦物質殘渣可能會對土地資源造成污染，礦區的污染排放也將會影響地下水。礦區的用地面積是4hm2，礦區占用的旱地有11hm2，占用草地達到了3萬公頃。礦區的廢棄物堆放就占用了土地1hm2。礦區開采將會導致一系列的自然災害，如:塌陷、泥石流等，較為嚴重的受災區占了礦區面積的80%，對土地資源造成了較為嚴重的破壞。在采礦過程中需要對礦區的地貌進行科學的研究，需要高度計算地下水的分布及礦物質的分布，同時在采礦過程中還需要對礦區進行保護，避免出現礦難。6．3地質環境的治理。根據無人機遙感技術獲取的資料，然后對礦區地質環境的評估，制定一個合理的環境保護方案，從而實現礦區的可持續發展。在采礦過程中就需要制定一個科學合理的環境保護方案，工作的部署可以分為近期和中期，近期一般是五年、中遠期一般是五年后。礦區地質環境治理的措施有:1)自然災害的預防，如:礦區出現崩塌、滑坡、裂縫等現象，這里可以對礦區進行填埋，而不是置之不理;2)對礦區的植被和自然景觀進行保護，在開采礦過程中種植相關的植被，西北地區環境比較惡劣，一旦植被被破壞可能再也無法生長出來，所以要實行相關措施對植被進行保護;3)轉移礦廠的廢棄物，可以合理使用礦廠的廢棄物，比如把礦廠的廢棄物放入建筑行業可以做成泥、沙、磚頭等，這樣不僅解決了廢棄物的堆放問題，還可以實現資源的循環利用，符合我國推行的可持續發展觀;4)對礦區的裂縫進行及時的填滿，及時的恢復土地的生產能力;5)解決當地居民用水用電的問題;6)建立對礦山的地質環境監控系統，目的就是為了能夠監督礦區對環境的保護和礦區地形地貌的具體變化情況。6．4礦區環境的保護和恢復建議。從上文我們可以看出礦區的地形環境比較復雜，所以在治理環境的時候需要辨證的看待問題，我們要充分的利用現代科學技術，如無人機遙感技術，無人機遙感技術是現代新興的一種技術，由于近幾年不斷的運用到測繪科目中，它的相關技術已經相當的成熟，它能夠低成本的為工作人員獲取礦區的一些基本情況，同時還能夠對礦區進行監控。相關的工作人員可以根據無人機遙感技術拍攝的照片就能分析出礦區基本的地形地貌，或者是礦區的一些地質災害。通過數據的分析得出，礦區的開采很容易引發崩塌、滑坡、地裂縫等現象。因此，在對礦區環境保護的過程中需要對礦區的經濟、交通、水源進行保護，應從礦區的地貌、地形、地質災害、自然景觀三個方面進行分析。礦區的問題相當的多，比如居民對礦區造成的污染嚴重不滿，礦區需要對居民進行補償，可以為居民無償的提供水資源、電資源等，在采礦的過程中不要盲目的追求眼前的利益，應該從長遠出發，應該制定相關的環境治理方案，利用現代技術結合實際情況制定一個科學合理的環境治理方案。

7結語

遙感技術是探究地表物質的一門學科，青海的地形地貌是比較復雜的，運用遙感技術可以有效的對青海的地形地貌進行監測，然后還可以分析地質地貌存在的問題，有效的發揮遙感技術的作用。利用現代技術結合實際情況制定一個科學合理的環境治理方案。無人機遙感技術是現代新興的一種技術，由于近幾年不斷的運用到測繪科目中，它的相關技術已經相當的成熟，它能夠低成本的為工作人員獲取礦區的一些基本情況，同時還能夠對礦區進行監控。無人機遙感技術對礦區的環境保護、恢復及治理。根據無人機遙感技術獲取的資料，然后對礦區地質環境的評估，制定一個合理的環境保護方案，從而實現礦區的可持續發展。

參考文獻:

［1］趙星濤，胡奎，盧曉攀，等．無人機低空航攝的礦山地質災害精細探測方法［J］．測繪，2014，39(6):49－52．

［2］桂徳竹，林宗堅，張成成，等．傾斜航空影像的城市建筑物三維模型構建研究［J］．測繪科學，2012(4):140－142．

［3］張太鵬，宋會傳．無人機技術在現代礦山測量中的應用探討［J］．礦山測量，2010(3):44－46．

［4］張春森，張衛龍，郭丙軒，等．傾斜影像的三維紋理快速重建［J］．礦山測量，2015(7):782－790．

［5］王有業．無人機在數字礦山中的應用［J］．山西焦煤科技，2012(12):45－47．

作者:劉淑慧 單位:青海有色測繪勘察院