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摘要：我国经济建设的快速发展推动我国各行业发展迅速，使得我国快速进入现代化科学技术发展阶段。在露天矿山开采过程中，为了采剥生产正常接续，保障边坡安全，要定期对生产作业区和边坡进行测量，为采剥量计算、边坡稳定性分析奠定基础。
关键词：无人机航测技术;露天矿边坡工程地质调查;应用
引言
随着我国经济的快速发展，人们生活水平的不断提高和改善，对于能源的需求与日俱增。为充分认识露天矿边坡各区域岩体节理的分布规律及质量特征，统计出各区域优势结构面产状信息，需对露天边坡开展现场工程地质调查测试。常规的现场人工量测具有效率低、测试范围有限、边坡下作业安全风险大等缺点。
1无人机航测的优势
露天矿山测绘工作主要就是对矿山地域的地形、位置与各类资源的实际应用情况进行实际勘测，获取充足的信息，更好实现我国矿山资源的优化配置，切实提升矿山资源利用率。将无人机航测应用在露天矿山测绘工作中，不仅可缩短测绘影像传输过程中的消耗时间，更可节省露天矿山测绘所需的人力与物力资源。具体来说，无人机航测技术的应用优势主要体现在以下几个方面：第一，无人机航测的应急能力强。在利用无人机航测手段期间，可以依据航拍过程中遇到的各类情况进行应急处理，保障无人机航测工作的稳定开展。同时，无人机在起飞与降落过程中对场地面积要求不高，更好节约了露天矿山测绘所需的经济成本;第二，测绘效率高。在将无人机航测技术应用在露天矿山测绘工作期间，因飞行高度符合相关部门的控制标准，因此无需在测绘期间向相关部门申请飞行许可，从根本上提升了矿山测绘效率;第三，数据精准性高。无人机航测在露天测绘活动中高效利用，可切实提升测量数据的精准性，获得分辨率极高的影像数据资料，将此些资料转换为不同比例尺的图像，为露天矿山测绘工作提供更加全面的数据服务。第四，操作便捷。与传统露天矿山测绘手段相比，无人机航测操作更加简便，在无人机航测活动开展期间，无需操作人员实时监控，运输摄影设备的空余空间更大，使露天矿山测绘水平得到了稳步提升。
2传统工程地质调查手段
传统的现场工程地质调查是在现场坡体台阶处采用人工详细线法进行结构面测量。详细线测量方法是在岩体露头面上布置一条测线，在距测线上下各1m处作为窗口上限划定统计窗口，通过GPS确定基点坐标，并沿测线方向开始调查直至终点，统计窗口内结构面裂隙发育情况。通过观察和测量所揭露的岩体结构产状，初步判断出测量点结构面分组。该方法在测试时存在以下缺点：1.需要人工站在露天边坡坡脚采用地质调查工具如罗盘、皮尺等进行现场量测、记录，需要多人共同参与且现场需调查范围大，导致调查工作效率较低;2.一般露天矿山边坡高度较大，尤其是并段以后的边坡高度常高达30m，而人工测量只能在坡脚上部极有限的2-3m范围内进行测量，所测结构面代表性不强;3.现场测量人员长期站在边坡下测量，但边坡上部受大风、自重和生产活动影响存在浮石下落风险，对现场测量人员的安全造成较大威胁。
3无人机航测技术在露天矿边坡工程地质调查中的应用
3.1露天矿山周边地质灾害调查
矿山建设与生产将对地质环境进行强烈的改造和破坏，可能将诱发或引发地质灾害;这两方面将给矿山的建设和运营等带来较大危险。传统矿山地质灾害调查主要作业方法是人工实地调查和航片与卫片的解译，前者普遍存在周期长、成本高、效率低、难覆盖全部区域;后者采购周期长、时相差、分辨率低，且受气象条件影响大，难以满足时间周期紧张、时效性强的项目。采用无人机航测技术可生成正射影像图，利用正射影像图能生动直观、及时准确的对矿山周边进行地质灾害调查，及时发现新的安全隐患，对已发现地质灾害体可利用无人机进行倾斜摄影技术并可利用三维地表模型进行三维可视化的逃生路线设计。
3.2应用于露天开采过程中的采剥方量计算
将露天矿开采前后预处理得到的DEM模型应用到矿业工程三维软件3DMine中，先在3DMine中将DEM模型装换为DTM表面模型，通过开采前后的DTM表面模型，建立封闭的DTM模型，最后将封闭的DTM模型分为若干个方格并建立封闭表面模型内的块体模型，对每个方格按照长方体进行体积计算，最终通过将各个方格网累加得到工程量计算区域总工程量，并分别得到采矿量和剥离量。先锋露天矿选用的航测旋翼无人机，每架航次有效作业时间为30分钟，可航拍0.8km？，两个架次就能完成整个采坑的航拍，测量技术员的野外作業效率较传统的RTK测量方法提高了近十倍。
3.3无人机航测在数字露天矿山测绘中的应用
现阶段我国露天矿山测绘工作主要以数字矿山建设为主，借助更加先进的测绘手段，对露天矿山的资源分布与开采情况的数据进行细致研讨，从而构建起数字露天矿山模型，为后期矿山资源开采与安全保障等工作的开展提供重要依据。在将无人机航测应用在数字露天矿山测绘工作中时，需相关工作人员从以下两方面入手：第一，结合无人机航测摄像布控点，对数据进行精准性的采集。在无人机航测摄像控制点布置过程中，应严格依照相关规定进行设置，不断校验布控点位置，确保对像空点范围内的各类占据精准度及全面性符合相关标准;第二，对无人机航测数据进行影像编辑、建模与调绘，确保无人机航测技术能够在提升露天矿山测绘质量与测绘水平期间充分发挥出应有的作用。无人机航期间可以及时记录下相关影像信息，将此些信息导入到内业立体测绘软件内部，确保影像之间的自动匹配。
3.4坡面角快速获取技术
坡面角，即坡面角度，露天矿山采场、排土场各级台阶坡面角及尾矿库各级子坝坡面角在其前期设计过程中都有比较严格的要求，通常情况下不能超过设计角度，否则就带来垮塌、溃坝等重大隐患。3.5在露天矿灾害可视化及边坡灾害预警方面的应用
预处理得到的数字高程模型（DEM）上可以显示地形起伏，并可添加文字符号及地图要素等多种数据，在保证DEM数据、航测影像及地图要素等的位置坐标一致的前提下，能实现露天矿灾害的三维可视化建立。经过镶嵌纠正处理后的航拍影像能够提供清晰完整的地物信息，并可快速成图，满足露天矿灾害的定量评估与地物解译要求。此外，对数字高程模型上的每个三角单元逐个进行纹理映射，可制作更加逼真的露天矿边坡三维数字模型，从模型上量取滑坡区域的宽度、长度、面积、坡度、高程、体积等信息，可完成露天矿滑坡灾害定量评估，为开展边坡监测预警工作，并有针对性地编制防治预案奠定了基础。
4 结语
无人机航测技术为露天矿边坡工程地质调查中工作提供了一种新型技术手段，环境适应性强，测试效率大幅提升，有效降低了作业成本和现场劳动强度。
参考文献：
[1]朱海斌，王妍，李亚梅.基于无人机的露天矿区测绘研究[J].煤炭工程，2018，50（10）：162-166.
（作者单位：丹东远佳工程咨询有限公司）
关键词：无人机航测技术;露天矿边坡工程地质调查;应用
引言
随着我国经济的快速发展，人们生活水平的不断提高和改善，对于能源的需求与日俱增。为充分认识露天矿边坡各区域岩体节理的分布规律及质量特征，统计出各区域优势结构面产状信息，需对露天边坡开展现场工程地质调查测试。常规的现场人工量测具有效率低、测试范围有限、边坡下作业安全风险大等缺点。
1无人机航测的优势
露天矿山测绘工作主要就是对矿山地域的地形、位置与各类资源的实际应用情况进行实际勘测，获取充足的信息，更好实现我国矿山资源的优化配置，切实提升矿山资源利用率。将无人机航测应用在露天矿山测绘工作中，不仅可缩短测绘影像传输过程中的消耗时间，更可节省露天矿山测绘所需的人力与物力资源。具体来说，无人机航测技术的应用优势主要体现在以下几个方面：第一，无人机航测的应急能力强。在利用无人机航测手段期间，可以依据航拍过程中遇到的各类情况进行应急处理，保障无人机航测工作的稳定开展。同时，无人机在起飞与降落过程中对场地面积要求不高，更好节约了露天矿山测绘所需的经济成本;第二，测绘效率高。在将无人机航测技术应用在露天矿山测绘工作期间，因飞行高度符合相关部门的控制标准，因此无需在测绘期间向相关部门申请飞行许可，从根本上提升了矿山测绘效率;第三，数据精准性高。无人机航测在露天测绘活动中高效利用，可切实提升测量数据的精准性，获得分辨率极高的影像数据资料，将此些资料转换为不同比例尺的图像，为露天矿山测绘工作提供更加全面的数据服务。第四，操作便捷。与传统露天矿山测绘手段相比，无人机航测操作更加简便，在无人机航测活动开展期间，无需操作人员实时监控，运输摄影设备的空余空间更大，使露天矿山测绘水平得到了稳步提升。
2传统工程地质调查手段
传统的现场工程地质调查是在现场坡体台阶处采用人工详细线法进行结构面测量。详细线测量方法是在岩体露头面上布置一条测线，在距测线上下各1m处作为窗口上限划定统计窗口，通过GPS确定基点坐标，并沿测线方向开始调查直至终点，统计窗口内结构面裂隙发育情况。通过观察和测量所揭露的岩体结构产状，初步判断出测量点结构面分组。该方法在测试时存在以下缺点：1.需要人工站在露天边坡坡脚采用地质调查工具如罗盘、皮尺等进行现场量测、记录，需要多人共同参与且现场需调查范围大，导致调查工作效率较低;2.一般露天矿山边坡高度较大，尤其是并段以后的边坡高度常高达30m，而人工测量只能在坡脚上部极有限的2-3m范围内进行测量，所测结构面代表性不强;3.现场测量人员长期站在边坡下测量，但边坡上部受大风、自重和生产活动影响存在浮石下落风险，对现场测量人员的安全造成较大威胁。
3无人机航测技术在露天矿边坡工程地质调查中的应用
3.1露天矿山周边地质灾害调查
矿山建设与生产将对地质环境进行强烈的改造和破坏，可能将诱发或引发地质灾害;这两方面将给矿山的建设和运营等带来较大危险。传统矿山地质灾害调查主要作业方法是人工实地调查和航片与卫片的解译，前者普遍存在周期长、成本高、效率低、难覆盖全部区域;后者采购周期长、时相差、分辨率低，且受气象条件影响大，难以满足时间周期紧张、时效性强的项目。采用无人机航测技术可生成正射影像图，利用正射影像图能生动直观、及时准确的对矿山周边进行地质灾害调查，及时发现新的安全隐患，对已发现地质灾害体可利用无人机进行倾斜摄影技术并可利用三维地表模型进行三维可视化的逃生路线设计。
3.2应用于露天开采过程中的采剥方量计算
将露天矿开采前后预处理得到的DEM模型应用到矿业工程三维软件3DMine中，先在3DMine中将DEM模型装换为DTM表面模型，通过开采前后的DTM表面模型，建立封闭的DTM模型，最后将封闭的DTM模型分为若干个方格并建立封闭表面模型内的块体模型，对每个方格按照长方体进行体积计算，最终通过将各个方格网累加得到工程量计算区域总工程量，并分别得到采矿量和剥离量。先锋露天矿选用的航测旋翼无人机，每架航次有效作业时间为30分钟，可航拍0.8km？，两个架次就能完成整个采坑的航拍，测量技术员的野外作業效率较传统的RTK测量方法提高了近十倍。
3.3无人机航测在数字露天矿山测绘中的应用
现阶段我国露天矿山测绘工作主要以数字矿山建设为主，借助更加先进的测绘手段，对露天矿山的资源分布与开采情况的数据进行细致研讨，从而构建起数字露天矿山模型，为后期矿山资源开采与安全保障等工作的开展提供重要依据。在将无人机航测应用在数字露天矿山测绘工作中时，需相关工作人员从以下两方面入手：第一，结合无人机航测摄像布控点，对数据进行精准性的采集。在无人机航测摄像控制点布置过程中，应严格依照相关规定进行设置，不断校验布控点位置，确保对像空点范围内的各类占据精准度及全面性符合相关标准;第二，对无人机航测数据进行影像编辑、建模与调绘，确保无人机航测技术能够在提升露天矿山测绘质量与测绘水平期间充分发挥出应有的作用。无人机航期间可以及时记录下相关影像信息，将此些信息导入到内业立体测绘软件内部，确保影像之间的自动匹配。
3.4坡面角快速获取技术
坡面角，即坡面角度，露天矿山采场、排土场各级台阶坡面角及尾矿库各级子坝坡面角在其前期设计过程中都有比较严格的要求，通常情况下不能超过设计角度，否则就带来垮塌、溃坝等重大隐患。3.5在露天矿灾害可视化及边坡灾害预警方面的应用
预处理得到的数字高程模型（DEM）上可以显示地形起伏，并可添加文字符号及地图要素等多种数据，在保证DEM数据、航测影像及地图要素等的位置坐标一致的前提下，能实现露天矿灾害的三维可视化建立。经过镶嵌纠正处理后的航拍影像能够提供清晰完整的地物信息，并可快速成图，满足露天矿灾害的定量评估与地物解译要求。此外，对数字高程模型上的每个三角单元逐个进行纹理映射，可制作更加逼真的露天矿边坡三维数字模型，从模型上量取滑坡区域的宽度、长度、面积、坡度、高程、体积等信息，可完成露天矿滑坡灾害定量评估，为开展边坡监测预警工作，并有针对性地编制防治预案奠定了基础。
4 结语
无人机航测技术为露天矿边坡工程地质调查中工作提供了一种新型技术手段，环境适应性强，测试效率大幅提升，有效降低了作业成本和现场劳动强度。
参考文献：
[1]朱海斌，王妍，李亚梅.基于无人机的露天矿区测绘研究[J].煤炭工程，2018，50（10）：162-166.
（作者单位：丹东远佳工程咨询有限公司）