无人机测绘在矿山土地复垦中的应用

世界有色金属 2020年 8月下
22测绘技术
M apping technology
无人机测绘在矿山土地复垦中的应用
李 洁，黄云勇
（江西省地质矿产勘查开发局物化探大队，江西　南昌　３３００００）
摘 要：
近些年来，无人机测绘技术发展迅速，并广泛应用在测绘领域中，大幅度提高了测绘精度和工作效率。

对于矿山土地复垦来说，测绘工作是关键环节之一，其精度与效率会直接影响矿山土地复垦效果。

因此，研究无人机测绘在矿山土地复垦中的应用具有非凡意义。

本文以矿山土地复垦和无人机测绘为主题展开分析，在总结分析无人机测绘在矿山土地复垦中的应用优势的基础上，从规划设计、施工中、复垦后评价来具体分析无人机测绘在矿山土地复垦中的具体应用，以期为相关工作人员的无人机测绘工作提供一些思路。

关键词：
无人机测绘；矿山土地复垦；应用中图分类号：
ＴＤ１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１６－００２２－２Application of UAV mapping in mine land reclamation
LI Jie, HUANG Yun-yong
（Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅａｍ　ｏｆ　Ｊｉａｎｇｘｉ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract:　Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ａｅｒｉａｌ　ｖｅｈｉｃｌｅ　（ＵＡＶ）　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｒａｐｉｄｌｙ　ａｎｄ　
ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ，　ｇｒｅａｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｐｐｉｎｇ．　Ｆｏｒ　Ｍｉｎｅ　Ｌａｎｄ　Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ，　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｌｉｎｋｓ，　ｉｔｓ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｗｉｌｌ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｍｉｎｅ　Ｌａｎｄ　Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｉｔ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＵＡＶ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｎ　Ｍｉｎｅ　Ｌａｎｄ　Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｓｕｂｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｍｉｎｅ　Ｌａｎｄ　Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　（ＵＡＶ）　ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ＵＡＶ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｌａｎｄ　ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ａｅｒｉａｌ　ｖｅｈｉｃｌｅ　（ＵＡＶ）　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｎ　ｍｉｎｅ　ｌａｎｄ　ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｎｉｎｇ，　ｄｅｓｉｇｎ，　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｓｔ－ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Keywords: ＵＡＶ　ｍａｐｐｉｎｇ；　Ｍｉｎｅ　Ｌａｎｄ　Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ；　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
收稿日期：
２０２０－０８作者简介：
李洁，女，生于１９８６年，江西吉安人，硕士，测绘工程师，研究方向：测绘及其信息系统建立。

矿山土地测绘作为工程建设前期准备的关键内容之一，具体包括用地面积测绘、地形地势测绘等。

为了大幅度提高测绘精度和工作效率，应重视先进测绘技术的应用。

而无人机测绘技术作为近些年来新兴的一项测绘技术，在测绘领域中的应用可以大幅度提高测绘工作效率和测绘精度，与现代工程建设对测绘工作要求相符。

基于此，本文通过总结分析无人机测绘在矿山土地测绘中的应用优势，进一步具体分析无人机测绘的具体应用具有一定的现实意义和实践价值。

1 无人机测绘在矿山土地复垦中的应用优势概述
在矿山开采过程中，矿石的上覆岩石与表土会相剥离，并对大量植被产生严重的破坏，使得矿山原有的自然地貌和生态环境遭到巨大的破坏。

尤其是矿山开采完毕之后，会产生一定量的巨大的采矿坑，除了会影响生态环境之外，还会因植被的破坏而导致裸露在外的地表产生大量的扬尘，进而产生较为严重的污染。

同时，矿山的开采会对原有的土壤结构造成全面且严重的破坏，从而会受重力沉降、边坡不稳定等因素的负面影响，容易引发岩体崩塌、水土流失等严重的地质灾害[1]。

对矿山土地复垦来说，主要目的在于帮助废弃矿山来生态复绿，是保护生态环境、提高人们生活品质的重要举措之一。

在矿山土地复垦测量中应用无人机测绘技术，
可以大幅度提高矿山土地复垦效率。

关于在矿山土地复垦中应用无人机测绘技术的优势，总结包括安全性高、效率高、操作简单便捷三方面的内容，具体如下：
（1）安全性高。

在无人机测绘技术的应用支持下，测绘工作人员无需深入到危地带进行现场测绘，可以通过远程操控无人机进行摄影测量来获取危险地带的测绘数据，从而可以保证测绘工作人员的人身安全[2]。

（2）测绘工作效率高。

在矿山土地复垦测绘中，野外作业是关键内容之一，若采用无人机测绘，只需要运用无人机进行航摄和像控点的测量，剩余工作均可以内业完成，减少了天气因素的负面影响。

同时，在相关软件的支持下，可以对无人机影像进行自动处理，并生成三维点云数据，在此基础上结合测绘数据来制作数字正射影像图，大幅度提高了影像数据处理效率，从而使得整个测绘工作效率得以大幅度提高[3]。

（3）矿山土地复垦设计操作简单便捷。

在矿山土地复垦测绘中应用无人机测绘技术，可以获取多种格式的数据，方便导入ArcGIS 和CAD 等软件中，为后续矿山土地复垦规划设计工作提供了极大地便利[4]。

同时，相关工作人员可以根据区DOM、DEM 数据来制作简单的图件，相比传统的测量方式所获得的数据更具直观性和实用性。

2 无人机测绘在矿山土地复垦中的具体应用分析
2.1 应用在规划设计中
在矿山土地复垦中，前期规划设计是关键环节之一，具体包括设计施工图和概预算施工成本两项内容。

首先，施工
测绘技术
M apping technology
图的设计。

相关工作人员在设计施工图的过程中，主要是以无人机测绘获取的数字线划图为基础进行规划设计，在此基础上，以数字正射影像为底图数据，可以更加真实客观地反映出矿山采空区的具体情况，后根据现有施工技术和施工设备来规范设计采空区。

其次，施工成本的概预算。

此项工作的最终目的在于提高矿山土地复垦成本管理水平，强化施工全过程的成本控制，合理分配利用各类资源，以此在改善矿山生态环境的同时，实现经济效益最大化目标。

在施工成本概预算中应用无人机测绘技术，主要是借助无人机测绘来获取数字高程模型，进而以此为依据来精准计算出填挖土方想量，可以避免严重超挖填土方量，进而达到施工成本控制目标[5]。

2.2 应用在施工过程中
矿山土地复垦施工具体包括两项内容，一是施工放样；二是现场施工。

首先，施工放样。

在施工放样环节中使用无人机测绘技术，主要是利用无人机测绘获取的数字正射影像和带有坐标系统的影像数据，并将所需要放样的点线导入规划区的数字正射影像中，即可明确设计点位在矿山现场中的实际位置，便于点线的快速定位。

其次，现场施工。

在现场施工过程中，首要工作是根据设计图纸来明确矿山土地复垦的采矿区，在此基础上，严格按照施工图，利用大型机械进行底板的平整作业。

若在平整作业时，若遇灰岩底板，则需要事前对牙床进行爆破平整处理，并进行钩松作业。

在钩松作业完成之后，应铺设30cm以上的剥离土来充当耕作层。

待上述作业完成之后，需逐项完成道路、边坡、排水沟的整治工作。

平地要求坡度控制在3%到5%之间，坡地坡度控制在25%以内，具体矿山土地复垦工艺流程为：矿山采空区、平整、钩松、敷设30cm以上的耕作层、综合治理、耕地。

2.3 应用在矿山土地复垦后评价中
在矿山土地复垦之后的评价中应用无人机测绘技术，具体作业流程是在内业快速处理技术的支持下获取矿山土地复垦后的地形资料，后与矿山土地复垦前的地形资料进行比对，后结合比对情况来科学评价矿山土地复垦综合效益。

以某铝土矿为例，矿山所在地区的用地资源十分匮乏，但是矿山占地面积大，矿山开采时间长，导致一些已经完成开采工作的矿区的土地资源长期处于荒芜状态中，使得土地资源浪费严重。

但是在矿山土地复垦之后，运用无人机测绘技术进行矿山土地复垦后的效益评价，具体表现如下方面：一是矿山土地复垦之后耕地总量增加，矿山土地复垦之后面积增加，无法耕地的石地改良成为可以耕作的土地，运用无人机测绘所获得具体数据为开采前耕地面积为38平方千米；复垦后耕地面积增加至41.8平方千米。

二是矿山复垦土地实用性提高，原矿山地形复杂，且坡度较大，使得矿山土地的实用性不高，尤其是矿山采矿之后，植被被严重破坏，且土壤结构也遭到严重的破坏，使得土地缺乏适用性。

但是矿山土地复垦之后，原有矿山地形变得简单，坡地也随之变成平地。

三是复垦土地的地力得到明显提高。

矿山土地复垦之后，在工程建设中在地层覆盖了厚度超过30cm的优质耕作层，大幅度提高了土壤肥力，从而在增加矿山耕地资源的同时，可以大幅度提高矿山土地的肥力。

3 结语
总之，在科技快速发展且广泛应用的背景下，我国矿山土地复垦测绘技术水平也随之提高。

无人机测绘技术作为一类先进的测绘技术，相比传统测绘技术在测绘精度和效率等方面具有显著优势。

因此，在矿山土地复垦中应推广应用无人机测绘技术，并要求相关人员加强此方面的研究，才能更好地发挥无人机测绘技术的应用价值，满足现代工程建设对测绘的高质量要求。

[1] 吴松.无人机倾斜摄影技术在矿山测绘中的应用[J].世界有色金
属,2020,(1):37,39.
[2] 余伟光.土地及矿山测绘技术手段的变迁及测绘质量控制研究[J].建筑
工程技术与设计,2017,(23):2948-2948.
[3] 胡鹏峰.土地及矿山测绘技术手段的变迁与测绘质量控制探讨[J].中国
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[4] 潘春宏.土地及矿山测绘技术手段的变迁与测绘质量控制探讨[J].黑龙
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[5] 高玉俊.土地及矿山测绘技术手段的变迁与测绘质量控制探讨[J].黑龙
江科技信息
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图1 无人机测绘技术应用流程图
2020年 8月下 世界有色金属23。