·1086 工程科学学报，第42卷，第9期 advantages of low costs,strong maneuverability,flexible data sampling settings,timeliness,repeatability,and high resolution.(2)The current applications of UAV remote sensing in the mining industry mainly include the operations management of open-pit mines,safety monitoring of tailing ponds,emergency rescue,environmental monitoring of mining areas,and prevention and control of slope disasters. (3)The development trend of UAV remote sensing technology application will include the standardization of UAV supervision, simplification of UAV control mode,augmentation of UAV endurance time,improvement of the quality of results,and further expansion of application scenarios.UAV remote sensing technology has broad application prospects in the mining industry and is bound to become an indispensable part of smart mines. KEY WORDS unmanned aerial vehicle;remote sensing;photogrammetry;mining industry;smart mine 无人机是指不需要驾驶员登机驾驶的遥控或 控制系统、遥控系统、辅助系统五部分组成.根据 可自主驾驶的飞行载具，最早用于军事侦察机、靶 动力系统特性可划分固定翼与旋翼型，固定翼型 机，经历21世纪初期商用市场开发，现已大规模 主要依靠延展的固定机翼提供升力，而旋翼型无 应用于农林植保、地理测绘、安防救援等领域山， 人机则依靠机臂上若干个电机驱动桨叶协同旋转 成为推动传统行业进步转型的强劲技术动力.遥 产生升力.在相同负载的情况下，固定翼无人机续 感技术是当前获取地理环境及其变化信息的首要 航表现通常显著优于旋翼型无人机，适用于电力 技术手段)无人机技术与遥感技术、差分定位技 巡检、地图测绘等大规模航测应用场景.在起飞 术、通信技术、摄影测量算法等前沿技术交叉融 场地需求方面，固定翼无人机大多需要开阔场地、 合催生了无人机遥感技术及其迅猛发展，该技术 平整跑道或弹射器供飞机滑行起降，而旋翼型无 可实现空间遥感信息的快速获取与建模分析，相 人机则相对灵活，只需一小片空地即可实现垂直 比于卫星遥感耗资巨大、重访周期过长、数据分 起降，能够胜任地形复杂区域测量任务.值得一提 辨率不足、获取不及时等问题，具有成本低廉、机 的是，瑞士Wingtra公司推出的WingtraOne无人机 动性强、数据采集灵活、时效性强等优势，被认为 充分结合两者优点，通过固定机翼前端2组旋转 是应对欠发达国家地区遥感数据短缺的有效解决 桨叶驱动实现垂直起降，克服了固定翼无人机起 方案)，在较小范围或飞行困难区域高分辨率影像 飞场地限制，爬升到指定高度后再切换姿态至固 快速获取方面具有明显优势，是卫星遥感、航空遥 定翼模式巡航，续航时间最高可达55min.此外， 感技术的重要补充.据Roosevelt!在土耳其西部 旋翼型无人机通常可灵活拆卸桨叶，尺寸上更加 地区地形测量实践研究，无人机遥感相比于传统 小巧、便携.当前市面上固定翼无人机主要有深 人工测量手段效率高出一个数量级，且数据密度 圳飞马机器人公司的F300、瑞士SenseFly公司的 至少高出两个数量级 eBee、比利时Trimble UAS公司的UX5、美国 然而，无人机遥感技术当前在矿业领域应用 Prioria公司的Maveric等，旋翼型无人机包括深圳 并不多见，且应用场景较为局限，对于该研究议题 大疆创新(DJI)公司的Phantom4、Inspire2、深圳 缺乏系统性调查论述.因此，本文在大面积调查国 飞马机器人公司的DI000、中国香港Yuneec公司 内外最新文献的基础上，系统介绍无人机平台类 的Typhoon H Plus、法国Parrot公司的Anafi等，主 型、技术现状及遥感工作流程，列举总结国内外学 要技术参数对比如表1所列. 者将该技术运用到露天矿生产管理、尾矿库安全 此外，随着我国军民融合战略深入执行，航天 监测、灾害应急救援、矿区环境监测、边坡灾害防 空气动力技术研究院自主研发的大中型彩虹系列 治等场景的成功案例与前沿进展，并进一步结合 无人机在应急测绘、航空物探等民用领域得以成 当前智慧矿山建设、矿产资源绿色开发大背景下 功应用阿，该无人机采用活塞式发动机驱动，具备 的技术供给短板，分析展望无人机遥感技术革新 长航时、大载重等优势 发展方向及其在矿业领域应用前景，为该技术创 1.2搭载传感器类型 新应用研究与大规模推广提供参考 根据无人机平台的尺寸大小、载重能力及遥 感任务需求，搭载不同类型传感器.其中最为常见 无人机遥感技术概述 的是光学数码相机，采集影像序列经特征选取、影 1.1无人机平台 像匹配、点云生成等一系列处理生成遥感数据成 无人机平台通常由机架机身、动力系统、飞行 果，被称为无人机摄影测量.因使用门槛低、设备advantages of low costs, strong maneuverability, flexible data sampling settings, timeliness, repeatability, and high resolution. (2) The current applications of UAV remote sensing in the mining industry mainly include the operations management of open-pit mines, safety monitoring of tailing ponds, emergency rescue, environmental monitoring of mining areas, and prevention and control of slope disasters. (3)  The  development  trend  of  UAV  remote  sensing  technology  application  will  include  the  standardization  of  UAV  supervision, simplification of UAV control mode, augmentation of UAV endurance time, improvement of the quality of results, and further expansion of application scenarios. UAV remote sensing technology has broad application prospects in the mining industry and is bound to become an indispensable part of smart mines. KEY WORDS    unmanned aerial vehicle；remote sensing；photogrammetry；mining industry；smart mine 无人机是指不需要驾驶员登机驾驶的遥控或 可自主驾驶的飞行载具，最早用于军事侦察机、靶 机，经历 21 世纪初期商用市场开发，现已大规模 应用于农林植保、地理测绘、安防救援等领域[1] ， 成为推动传统行业进步转型的强劲技术动力. 遥 感技术是当前获取地理环境及其变化信息的首要 技术手段[2] . 无人机技术与遥感技术、差分定位技 术、通信技术、摄影测量算法等前沿技术交叉融 合催生了无人机遥感技术及其迅猛发展，该技术 可实现空间遥感信息的快速获取与建模分析，相 比于卫星遥感耗资巨大、重访周期过长、数据分 辨率不足、获取不及时等问题，具有成本低廉、机 动性强、数据采集灵活、时效性强等优势，被认为 是应对欠发达国家地区遥感数据短缺的有效解决 方案[3] ，在较小范围或飞行困难区域高分辨率影像 快速获取方面具有明显优势，是卫星遥感、航空遥 感技术的重要补充. 据 Roosevelt[4] 在土耳其西部 地区地形测量实践研究，无人机遥感相比于传统 人工测量手段效率高出一个数量级，且数据密度 至少高出两个数量级. 然而，无人机遥感技术当前在矿业领域应用 并不多见，且应用场景较为局限，对于该研究议题 缺乏系统性调查论述. 因此，本文在大面积调查国 内外最新文献的基础上，系统介绍无人机平台类 型、技术现状及遥感工作流程，列举总结国内外学 者将该技术运用到露天矿生产管理、尾矿库安全 监测、灾害应急救援、矿区环境监测、边坡灾害防 治等场景的成功案例与前沿进展，并进一步结合 当前智慧矿山建设、矿产资源绿色开发大背景下 的技术供给短板，分析展望无人机遥感技术革新 发展方向及其在矿业领域应用前景，为该技术创 新应用研究与大规模推广提供参考. 1    无人机遥感技术概述 1.1    无人机平台 无人机平台通常由机架机身、动力系统、飞行 控制系统、遥控系统、辅助系统五部分组成. 根据 动力系统特性可划分固定翼与旋翼型，固定翼型 主要依靠延展的固定机翼提供升力，而旋翼型无 人机则依靠机臂上若干个电机驱动桨叶协同旋转 产生升力. 在相同负载的情况下，固定翼无人机续 航表现通常显著优于旋翼型无人机，适用于电力 巡检、地图测绘等大规模航测应用场景. 在起飞 场地需求方面，固定翼无人机大多需要开阔场地、 平整跑道或弹射器供飞机滑行起降，而旋翼型无 人机则相对灵活，只需一小片空地即可实现垂直 起降，能够胜任地形复杂区域测量任务. 值得一提 的是，瑞士 Wingtra 公司推出的 WingtraOne 无人机 充分结合两者优点，通过固定机翼前端 2 组旋转 桨叶驱动实现垂直起降，克服了固定翼无人机起 飞场地限制，爬升到指定高度后再切换姿态至固 定翼模式巡航，续航时间最高可达 55 min. 此外， 旋翼型无人机通常可灵活拆卸桨叶，尺寸上更加 小巧、便携. 当前市面上固定翼无人机主要有深 圳飞马机器人公司的 F300、瑞士 SenseFly 公司的 eBee、 比 利 时 Trimble  UAS 公 司 的 UX5、 美 国 Prioria 公司的 Maveric 等，旋翼型无人机包括深圳 大疆创新（DJI）公司的 Phantom 4、Inspire 2、深圳 飞马机器人公司的 D1000、中国香港 Yuneec 公司 的 Typhoon H Plus、法国 Parrot 公司的 Anafi 等，主 要技术参数对比如表 1 所列. 此外，随着我国军民融合战略深入执行，航天 空气动力技术研究院自主研发的大中型彩虹系列 无人机在应急测绘、航空物探等民用领域得以成 功应用[5] ，该无人机采用活塞式发动机驱动，具备 长航时、大载重等优势. 1.2    搭载传感器类型 根据无人机平台的尺寸大小、载重能力及遥 感任务需求，搭载不同类型传感器. 其中最为常见 的是光学数码相机，采集影像序列经特征选取、影 像匹配、点云生成等一系列处理生成遥感数据成 果，被称为无人机摄影测量. 因使用门槛低、设备 · 1086 · 工程科学学报，第 42 卷，第 9 期