学术堂主页 | 文献求助龙8范文 | 龙8标题 | 参阅文献 | 开题陈述 | 龙8格局 | 摘要提纲 | 龙8称谢 | 龙8查重 | 龙8辩论 | 龙8宣布 | 期刊杂志 | 龙8写作 | 龙8PPT
学术堂专业龙8学习渠道您当时的方位:学术堂 > 结业龙8 > 大学龙8

矿山生态修正中无人机歪斜拍照技能的运用研讨

来历:现代矿业 作者:黄宣东
发布于:2021-06-01 共4707字

  无人机技能龙8第六篇:矿山生态修正中无人机歪斜拍照技能的运用研讨

  摘要:矿山挖掘导致地质环境、生态环境产生改动,传统查询办法难以满意矿山杂乱、危险的查询作业。跟着无人机歪斜拍照技能的展开和运用,无人机已成为矿山生态修正查询评价、规划规划、办理施行和检验的重要手法。以广东惠州某露天矿生态修正为例,运用无人机歪斜拍照技能树立三维实景模型,制造高分辨率的正射印象。结合GIS软件,快速解译矿山地质灾害、地势地貌景象损坏、土地损毁及植被康复等生态修正要素。该办法减少了户外查询作业量,且具有较高的精度,保证了查询作业的安全。

  关键词:无人机; 歪斜拍照; 三维实景模型; 生态修正;

  Application of UAV Oblique Photography in Ecological Restoration of the Mining Area

  HUANG Xuandong

  Nonferrous Mine Geological Disaster Prevention Center of Guangdong Province

  Abstract:Mining cause the changes in geological environment and ecological environment. The traditional survey methods are difficult to fit the complex and dangerous survey operations in mines. With the development and application of UAV Oblique photography technology,it has becomed important means of investigation and evaluation,planning,design,implementation and acceptance in mine ecological restoration. Taking the ecological restoration of an open-pit mine in Huizhou,Guangdong as an example,a threedimensional real scene model was established by UAV tilt photography technology to produce high resolution orthophotos. Combined with GIS software,ecological restoration factors such as mine geological disasters,landscape damage,land damage and vegetation restoration were quickly interpreted. This method reduces the workload of field investigation,and has high accuracy,and ensures the safety of investigation.

  矿山生态修正的查询、规划、监测触及地质灾害查询、土地损毁查询、污染查询、水土流失、植被查询等方面,需求展开很多的户外作业。因为露天矿山挖掘形成了杂乱地势条件,尤其是破碎边坡、高陡边坡、危岩边坡、排土场边坡等杂乱地势,存在坍塌、落石、滑坡等地质灾害危险,查询人员无法近距离丈量和查询。无人机航摄,为矿山生态修正查询、监测供给了新技能。无人机航摄具有高危区域勘探、印象实时传输、高分辨率、续航时间长、成本低、易推行、机动灵活等长处,不受云掩盖区的影响,已逐步成为科学研讨、农林植保、地舆测绘、抢险救灾、法令督察等范畴的重要手法之一。近年来,歪斜拍照技能在无人机航摄技能和三维实景建模技能的推进下得到广泛运用。

  无人机歪斜拍照技能已成功运用在地质环境查询、丈量、地质灾害查询、矿山法令、应急救援等方面[1,2,3,4,5,6,7,8],极大进步了作业功率,取得了较好的效果。本研讨经过运用小型的消费级无人机大疆精灵4 Pro V2.0对矿区进行歪斜拍照丈量,树立三维实景模型,在三维实景模型及正射印象中进行地质环境和生态环境的遥感解译和剖析研讨,作为矿山生态修正查询、规划规划和办理效果展现的重要手法。

  1 无人机歪斜拍照运用作业流程

  无人机歪斜拍照技能经过在飞翔渠道上装置传感器,从笔直、歪斜等多个视点收集具有空间信息的相片,经过三维建模软件后期处理,树立三维实景模型,直观实在地反映被测目标。也能够出产出厘米级的测绘效果,如数字正射印象DOM、数字外表模型DSM、数字高程模型DEM等。

  无人机歪斜拍照丈量体系由无人机拍照渠道、飞翔操控体系和地上监控体系组成。作业流程分为像控点布设、数据收集、数据处理、测绘效果表达、遥感解译。无人机歪斜拍照运用作业流程见图1。

  (1)像控点布设。像控点布设为后续三维建模供给操控点信息,用于进步三维实景模型的测绘效果精度。像控点的坐标能够经过传统的丈量办法和GPS RTK办法测定,也能够运用CORS基准站用GPS-RTK测定。当模型的测绘精度要求不高时,可选用免像控点获取无人机印象建模。

  (2)数据收集。歪斜拍照一般需求多个方向的印象,分为笔直地上视点拍照的正片和与地上成必定夹角拍照的斜片。固定翼无人机或大型多旋翼无人机一般搭载5镜头相机,数据获取功率高,但操作较杂乱。小型多旋翼无人机搭载单镜头,经过飞翔操控软件能够用单镜头模仿多镜头成像,规划5条航线别离从不同方向和视点进行航摄,航向堆叠率一般为60%~80%,旁向堆叠率为40%~60%。无人机拍拍照像地上分辨率直接影响矿山生态修正查询精度。

  (3)数据处理。三维实景建模软件主要有欧洲的Street Factory、俄罗斯的Photo Scan、瑞士的Pix4D、美国Bentley公司的Context Capture(原Smart3D Capture)及国产的DP-Modeler、Altizure、大疆智图等软件。导入含有坐标及POS信息的相片,进行空间三角解算,然后出产三维实景模型。经过三维实景模型,可进行虚拟踏勘、遥感解译等,了解地势地貌、土地现状、植被掩盖、环境污染等根底信息。

  (4)测绘效果表达。三维实景模型树立后,可进一步出产出高精度的测绘效果,如数字正射印象DOM、数字外表模型DSM、数字高程模型DEM等,为后续遥感解译、测算、工程规划、监测供给作业底图。

  (5)遥感解译。将测绘效果导入GIS软件或Auto CAD软件,对地质灾害、地势地貌、土地现状、植被发育、环境污染、工程设备等地表特征进行遥感解译,也可直接经过三维实景模型进行体积、面积核算。

  2 矿山生态修正运用实例

  2.1 矿山生态环境问题现状

  作业区域坐落广东惠州北部,查询区域约2 km2,矿区坐落丘陵地带,区域内海拔高差达200 m,地势崎岖不平,建筑物较少,矿区周边无灵敏点,飞翔空域杰出。矿山挖掘矿种为水泥用灰岩,挖掘办法为露天台阶挖掘,由山坡露天挖掘转为洼陷露天挖掘,表土剥离厚度2~20 m,采坑标高+243~-10 m,地表侵蚀面标高+80 m。露天剥离挖损土地和有林地,弃土堆积损毁有林地,压占土地资源,地表植被损坏严峻,台阶坡陡,岩石松懈破碎,易产生坍塌地质灾害。

  2.2 无人机歪斜拍照运用技能计划

  矿山生态环境查询办法选用地上查询和无人机遥感查询。先地上踏勘查询,了解矿山基本状况,树立解译标志,然后选用无人机歪斜拍照技能,树立三维实景模型;再室内遥感解译,最终弥补查询。考虑到矿山规划较小,地势杂乱,本次实践选用多旋翼无人机大疆精灵4 pro V2.0,该无人机起飞质量1 375 g,30 min续航,搭载1英寸2 000万像素CMOS传感器,选用机械快门相机,完成10 km的遥控信号传输,可接受最大风速10 m/s。无人机飞翔操控运用选用大疆DJI Pilot,能够规划5条航线模仿多镜头成像。本次飞翔高度400 m,获取了437张相片,地上增加5个操控点。三维实景建模软件选用Context Capture软件,选用CGCS2000坐标系,经过空三解算,生成后缀.s3c及OSGB的场景文件、DOM、DSM等,DOM地上分辨率到达0.2 m,可满意查询评价与规划规划要求。三维实景模型、纹路模型如图2、图3所示。数字正射印象DOM、数字外表模型DSM别离如图4、图5所示。

  2.3 运用效果剖析

  矿山生态修正触及地质灾害防治、地势地貌景象办理、土地复垦、矿山复绿、水土污染防治。需求查询的要素主要有地质矿产、矿山挖掘、地质灾害、水土保持、土地分类、土地损毁、土壤类型、土壤污染、植被类型、“三废”排放等。树立高精度歪斜拍照三维模型和正射印象图,能够在室内解译80%以上的矿山地质灾害、地势地貌景象损坏及土地损毁状况,用遥感解译的正射印象作为户外手图,有针对性地展开户外弥补查询,大大减少了户外作业量,进步作业安全性。

  无人机歪斜拍照生成的正射印象导入Autocad、Arc GIS等软件中作为规划剖析底图,叠加数字线划地图(DLG)数据,根据地势改动修测DLG数据。针对矿山生态环境查询要素进行人机交互式解译,矢量化勾绘坍塌、地上陷落、排土场、废石堆场、露天采坑、路途、水面、复垦办理区、污染水体、植被等查询要素的规划,直接计算面积。根据土地利用现状图与前史卫星遥感印象图进行比照剖析,提取土地类型、植被类型,圈定已剥离与未剥离表土区域,剖析原生植被掩盖与植被康复状况,评价土地损毁规划和植被损毁,制造土地损毁现状图、损毁猜测图和复垦规划图,并以正射印象图为底图进行复垦规划作业。

  经过Context Capture Viewer阅览三维模型,可经过旋转、俯仰与缩放等功能进行多视点观测,明晰实在地反映杂乱地表特征,如岩土体规划特征、植被成长发育特征、土地利用现状、工程设备等,能够随时查看查询区地物,如植被类型、农田、果园、林地、房子、排水设备、管线等。经过露天台阶岩石边坡解译,圈定危岩坍塌地质灾害危险点,解译其规划、形状特征,为地质灾害评价供给教导;经过对排土场、废石堆场、矿坑的几许要素(长度、面积、体积、斜度等)进行精准快速量取,用于矿山生态修正查询、规划的工程量预算;经过对排土场冲沟、植被成长及排水沟损毁现状查询,为排土场的稳定性剖析供给根据。

  本次实践经过露天采坑、排土场、废石堆场、工业场所、植被发育等方面的解译,树立了解译标志,如表1所示。在三维实景模型和正射印象中解译坍塌5处,地上陷落2处,排土场冲沟3处,解译工业场所3处,矿山损毁路途1.8 km,了解粉尘污染规划、水体污染规划、植被掩盖、已复垦的植被成长状况,为评价矿山地质环境康复办理、土地复垦效果及科学拟定生态修正办理计划供给数据支撑。

  后续在生态修正施工、检验环节,将选用无人机实景建模,生成正射印象,叠加到施工规划图,能够查看施工进度,比照施作业用与规划的距离,为生态修正工程检验供给参阅根据。经过矿山三维实景建模能够作为办理效果展现以及作为检验资料进行存档。

  3 结语

  本次选用单镜头的消费级无人机歪斜拍照技能对矿山地表进行三维实景重建,对矿山地质环境和生态环境进行遥感解译剖析,极大地减少了户外查询作业量,降低了劳动强度,降低了出产成本,进步了查询精度和作业功率,完成了露天台阶边坡高危区域坍塌滑坡的查询,保证了查询作业的安全。无人机三维实景模型和正射印象实在复原矿山挖掘地势地貌,直观获取矿山挖掘和生态康复的现状数据,为矿山地质环境查询办理和生态修正规划供给丰厚的根底资料。在规划阶段以无人机正射印象为作业底图,完成可视化规划,进步规划功率,更好地展现规划效果。无人机歪斜拍照技能将在生态修正查询、施行、监测、检验等方面发挥更大优势,将来监管部门经过树立三维实景数据库渠道,获取各阶段无人机遥感监测数据并动态更新,联接疆土空间各类要素,对矿产资源开发与生态修正进行全过程监管,经过矿山挖掘前、挖掘中、闭坑、复垦、检验全过程的比照,剖析矿产资源开发与生态环境前后改动,为政府决议计划、监管法令供给详尽牢靠的第一手资料。

  参阅文献

  [1]张登波,钱玉国.无人机航摄体系及其在矿山法令中的运用[J].江西测绘,2015(4):45-46.

  [2]黄皓中,陈建平,郑彦威.根据无人机遥感的矿山地质灾害解译[J].地质学刊,2017,41(3):499-503.

  [3]袁林山,王莉,赵海卫.根据无人机实景三维模型的矿区地势要素收集研讨[J].现代矿业,2019(12):67-69.

  [4]秦秀山,曹辉,王志修,等.无人机航测技能在露天矿边坡工程地质查询中的运用[J].有色金属:矿山部分,2020,72(2):77-80.

  [5]王耿明,朱俊凤,陈捷,等.根据无人机的矿山地质环境监测与矿山实景三维建模[J].地矿测绘,2018,34(1):45-47,40.

  [6]吕剑.无人机歪斜拍照丈量在矿山地质环境查询中的运用[J].地矿测绘,2019,35(1):39-41.

  [7]李磊,焦龙进,吴礼浩,等.无人机技能在高陡边坡地质查询中的运用[J].我国金属通报,2019(11):173-174.

  [8]李俊.无人机三维建模在边坡地质查询中的运用[J].建材与装修,2020(18):240-241.

作者单位:广东省有色矿山地质灾害防治中心
相关标签:
  • 报警渠道
  • 网络督查
  • 存案信息
  • 举报中心
  • 传达文明
  • 诚信网站