无人机矿山监测应用解决方案.docx

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无人机矿山监测应用解决方案

无人机矿山监测

应用解决方案

1.无人机矿山监测优势分析

矿山多在偏僻地区，地形复杂，自然状况恶劣，传统的矿山监测方式测量难度大、周期长，无法满足当今矿山动态变化监测对地理数据不断更新的要求。

无人机低空遥感技术是一种高性价比的数据获取方式，具有以下优势：

●无人机低空遥感技术在空中完成对地面的拍摄，机动灵活成本低，受地形限制小，大大减少了野外工作量和工作难度。

●同时无人机携带的高分辨率相机可获取厘米级分辨率的原始数据，可以满足影像成图的要求。

●通过内业数据处理可快速获取测区高精度的数字正摄影像、数字高程模型、矿区三维模型，数据时效性非常强。

2.无人机低空遥感快速矿山监测目标

采用无人机航测系统，可以快速获取矿区高分辨率无人机影像，了解矿山开发现状,实现矿区动态监测,为重大矿山事件提供快速应急响应能力；可计算高精度、真彩色三维地形数据，并可进行方量计算、变化检测等定量分析。

可以在矿山开发状况、矿山环境等多目标遥感调查与监测工作的以下方面发挥作用：

（1）矿产资源开发状况调查

包括矿产开采点位置、开采状态、开采方式、占地范围与土地类型、固体废弃物堆积范围和占用土地类型等。

（2）矿产资源开发引发的灾害

包括地面沉陷范围、地裂缝长度、塌陷坑位置、山体陷裂（垮塌）范围、滑坡位置、河道淤塞长度（位置）等。

（3）矿山生态信息

包括破坏的土地范围、受损植被范围、粉尘污染范围、水体污染范围、荒漠化范围。

土地复垦范围及矿山环境治理效果等。

3.无人机矿山监测工作流程

Ø航线规划：

根据矿区位置，明确数据要求（分辨率、重叠度），自动生成无人机作业航线。

Ø地面控制：

根据精度要求，设定地面控制点布设方案，并完成外业测量。

Ø获取矿区数据：

多旋翼无人机iFlyD6搭载航测相机（倾斜相机）根据设计航线完成飞行作业，获取影像数据。

Ø无人机影像处理：

利用Pix4Dmapper后处理软件进行正摄影像数据处理，DP-Smart自动三维建模软件进行倾斜影像处理。

Ø矿山动态监测、定量分析：

利用数据成果进行矿山动态监测，计算体积、距离等信息进行定量分析。

4.应用案例

通过无人机进行快速航拍，获取矿山的高分辨率影像，得到正摄影像图和三维模型等，实现矿区的动态监测。

4.1案例1

Ø某矿区飞行航线图：

Ø获取的单张影像：

Ø三维模型

Ø数字正摄影像

Ø数字表面模型

Ø等高线

矿山定量分析：

根据成果数据，对矿山进行定量分析。

Ø量距

Ø量面积

Ø量体积

4.2案例2

无人机航拍获取高分辨影像，后处理得到矿山三维模型、数字正摄影像、数字高程模型等，根据成果数据对矿山进行监测。

Ø矿区三维模型

通过旋翼无人机平台搭载倾斜相机获取高分辨率影像，采用自动建模软件进行影像处理，获得矿区三维模型。

矿区三维模型

Ø矿区正摄影像

通过旋翼无人机平台搭载航测相机获取高分辨率影像，采用空三后处理软件进行影像处理，获得矿区数字正摄影像图。

矿山正摄影像

矿山高程模型矿山等高线

5.无人机航测系统介绍

无人机航测系统组成

5.1iFlyD6电动多旋翼无人机

iFlyD6是一款电动多旋翼无人机，机身采用进口碳纤维一体模具成型,具有防火防雨防尘功能，领先于目前国内市场其它多轴产品；整机抗电磁干扰设计，适应能力强；机臂采用插拔式快拆结构，方便使用和维护；轻量化的机身和任务载荷设计；高效率动力系统；,飞行时间达到40分钟；iFly-D6可完成精准悬停、匀速巡航、航线规划等；完美的空气动力学设计，具有超强的抗风能力；低电压自动保护功能；信号丢失保护功能。

●iFlyD6无人机性能参数

飞行

系统

✧起飞重量：

12kg

✧机体展开尺寸（m）：

1.25*1.25*0.495

✧机体材质：

高强度碳纤材质

✧续航时间：

40分钟

✧飞行速度：

<10m/s

✧飞行高度：

4500m

✧起降：

垂直起降

载荷

系统

✧载荷能力：

6kg

✧标配：

SonyA7R

✧选配：

倾斜相机、高光谱相机、红外相机等

地面站

✧控制半径：

5km

环境

✧抗风性能：

6级风

✧抗雨能力：

小雨

飞机操控

✧架设时间：

10分钟

✧操控方式：

自主起飞降落

5.2iCamQ5五镜头倾斜相机

微型倾斜相机Q5集成了一个垂直和四个倾斜相机，适用于电动多轴无人机执行小范围、高分辨率的倾斜航空摄影任务。

其采集的数据通过建模软件可自动生产高分辨率、高精度的真三维模型。

倾斜摄影相机iCamQ5

iCamQ5性能参数

✧重量：

2.0-2.3kg

✧尺寸：

φ250mm×180mm

✧总像素：

＞1亿

✧最短曝光间隔：

2s

✧镜头焦距：

16/20mm

✧数据读取：

统一miniUSB接口读取

✧传感器尺寸：

23.2mm*15.4mm

✧像元大小：

4.25um

✧续航时间：

自供电2h

✧存储器总量：

160GB

✧使用温度：

-10℃～+40℃

5.2影像处理软件

5.2.1Pix4Dmapper影像处理软件

Pix4Dmapper是目前市场上独一无二的集全自动、快速、专业精度为一体的无人机数据和航空影像处理软件。

无需专业知识，无需人工干预，即可将数千张影像快速制作成专业的、精确的二维地图和三维模型。

Pix4Dmapper软件功能参数：

无人机优化的空三和区域网平差

√

正射镶嵌（GeoTIFF）

√

点云加密

√

GoogleMap瓦片

√

地面控制点编辑

√

DEM（GeoTIFF，TXT）

√

自动生成精度报告

√

点云（PLY，TXT）

√

快速处理模式

√

三维模型（OBJ）

√

镶嵌编辑工具

√

空三、区域网平差和相机参数

√

5.2.2倾斜摄影建模软件

Ø三维自动建模软件DP-Smart

DP-Smart是一套全自动生成高分辨率真三维模型的自动化建模软件，无需人工干预，软件基于摄影测量、计算机视觉与计算几何算法，支持全自动空三计算、密集点云生成、构建TIN网、自动纹理映射等步骤，实现高分辨率真三维模型的快速生成。

Ø倾斜摄影建模测图软件DP-Modeler

DP-Modeler是国内首款倾斜摄影建模、测图一体化软件。

直接在倾斜影像上进行交互式单体化建模，一键式完成纹理自动映射；并可在实景摄影测量环境中进行大比例尺矢量测图作业。

三维单体化建模

大比例尺测图