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免像控无人机技术在矿山地貌形态调查中的应用

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袁新悦, 甘淑, 高莎, 胡琳, 毕瑞, 罗为东. 2023. 免像控无人机技术在矿山地貌形态调查中的应用. 地质通报, 42(2-3): 479-487. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.2-3.025
引用本文: 袁新悦, 甘淑, 高莎, 胡琳, 毕瑞, 罗为东. 2023. 免像控无人机技术在矿山地貌形态调查中的应用. 地质通报, 42(2-3): 479-487. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.2-3.025
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YUAN Xinyue, GAN Shu, GAO Sha, HU Lin, BI Rui, LUO Weidong. 2023. Application of image-free control UAV technology in mining topography survey. Geological Bulletin of China, 42(2-3): 479-487. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.2-3.025
Citation: YUAN Xinyue, GAN Shu, GAO Sha, HU Lin, BI Rui, LUO Weidong. 2023. Application of image-free control UAV technology in mining topography survey. Geological Bulletin of China, 42(2-3): 479-487. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.2-3.025
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免像控无人机技术在矿山地貌形态调查中的应用

  • 1.

    昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650000

  • 2.

    云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心，云南 昆明 650000

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目《东川小江泥石流迹地的多尺度遥感探测试验分析研究》(批准号：41861054)
详细信息
    作者简介: 袁新悦(1996-)，女，在读硕士生，从事摄影测量与工程地质方面的研究。E-mail：280134952@qq.com
    通讯作者: 甘淑(1964-)，女，教授，从事摄影测量与遥感技术方面的研究。E-mail：1193887560@qq.com

  • 中图分类号: U279;P931

Application of image-free control UAV technology in mining topography survey

  • 1.

    School of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650000, Yunnan, China

  • 2.

    Engineering Research Center for Application of Spatial Information Surveying and Mapping Technology of Plateau and Mountainous Regions of Yunnan Universitys, Kunming 650000, Yunnan, China

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    摘要

  • 传统的无人机测量技术用于矿山测量须进行必要控制点的测设，也使无人机测设在复杂地形、难以进入等地区存在一定的应用瓶颈。免像控航测技术可以不提前布设控制点，成为矿山地貌形态调查的一种重要趋势。以昆明市某露天采矿区为研究区，利用DJI PHANTOM 4 RTK无人机进行航摄，分析免像控航测技术的关键技术和作业流程，完成了DOM(数字正摄模型)、DEM(数字高程模型)、DSM(数字栅格地图)和DLG(数字线划地图)制作、三维模型构建及模型内、外精度分析，对研究区地貌形态分布情况与特征参数进行分析统计。实验结果论证了免像控航测技术在矿山地貌景观调查中的可行性，为合理化开发矿产资源、最大化恢复生态环境提供技术支撑。

    The traditional unmanned aerial vehicle survey technology used in mine survey must carry out the necessary control points measurement, which also makes the unmanned aerial vehicle survey in complex terrain, difficult to access and other areas has a certain application bottleneck.The image-free aerial survey technology is an important trend of mine landform survey, which needs not layout the control points in advance.Taking an open-pit mining area in Kunming City as the research area, this paper carries out aerial photography with DJI phantom 4 RTK UAV, analyzes the key technology and operation process of image free aerial survey technology, and then DOM, DEM, DSM and DLG production, three-dimensional model construction and model internal and external precision analysis are completed.The distribution of geomorphic form and characteristic parameters in the study area are analyzed and counted.The experimental results demonstrate the feasibility of image-free aerial survey technology in the investigation of mine landscape, and provide technical support for the rational development of mineral resources and the maximum restoration of ecological environment.

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  • 图 1  研究区地理位置

    Figure 1. 

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    图 2  工作流程图

    Figure 2. 

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    图 3  无人机飞行航线

    Figure 3. 

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    图 4  三维实景模型图

    Figure 4. 

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    图 5  DEM误差曲线图

    Figure 5. 

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    图 6  研究区成果图

    Figure 6. 

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    图 7  边坡、堆体和矿坑分布图

    Figure 7. 

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    图 8  滑坡示意图

    Figure 8. 

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    表 1  空中三角质量报告

    Table 1.  Quality report of aerial triangulation

    名称 点数 重投影中误差/m 重投影均方根误差/m 距离均方根误差/m
    数值 31972 0.39 0.53 0.028
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    表 2  坡面几何信息统计

    Table 2.  Slope geometry information statistics

    边坡编号 坡底高程/m 坡顶高程/m 边坡高差/m 边坡长度/m
    1 2049.32 2075.30 25.98 58.58
    2 2049.32 2075.30 25.98 58.58
    3 2049.32 2075.30 25.98 58.58
    4 2010.55 2045.87 35.32 46.56
    5 2007.01 2083.66 76.65 103.31
    6 2024.67 2086.59 61.92 73.01
    7 2014.18 2034.35 20.17 25.65
    均值 2029.20 2068.05 38.86 60.61
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    表 3  坡面方位信息统计

    Table 3.  Slope orientation information statistics

    边坡编号 边坡坡度/° 坡地类型 边坡坡向 坡向取值/° 坡向俗称
    1 24 中陡坡 北 22 阴
    2 28 中陡坡 西北 314 半阴
    3 24 中陡坡 西南 247 半阳
    4 40 陡坡 西南 203 半阳
    5 65 陡崖 北 337 半阴
    6 69 陡崖 南 180 阳
    7 36 陡坡 北 20 阴
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    表 4  堆体相关参数统计

    Table 4.  Statistics of reactor related parameters

    堆体编号 底面积/m2 表面积/m2 体积/m3
    1 18187.25 21895.12 268834.62
    2 8438.59 11236.44 90576.47
    合计 26625.84 33131.56 359411.09
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    表 5  矿坑相关参数统计

    Table 5.  Statistics of related parameters of mine pit

    矿坑编号 周长/m 面积/m2 填方量/m3
    Ⅰ 97.50 65.46 9201.16
    Ⅱ 198.25 1964.46 21015.38
    Ⅲ 371.17 3864.23 61799.72
    合计 666.92 5894.15 92016.26
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出版历程
收稿日期:  2021-03-30
修回日期:  2021-06-19
刊出日期:  2023-03-15

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