·1088 工程科学学报，第42卷，第9期 Plan Field survey Interest area Plan Flight height implementation Flight path Image GSD acquisition Process Data Extraction& matching extraction Orthomosaic Image calibration DSM Hardware Geographic Point cloud mesh Output analysis UAV platform coordinates generation Equipped sensor GCPs GNSS,IMU, Deployment RTK/PPK acquisition 图1无人机摄形测量作业常规作业流程 Fig.1 General workflow of UAV photogrammetry 生成结果的经纬度与实际GPS坐标准确对应.经 用需求；Esposito等)借助该技术测得2013一 特征提取、影像匹配、点云生成、结果输出获得测 2015年间意大利一处露天矿点云数据与体积变化 区正射影像/数字表面模型(Digital surface model, 量，与实际开采、排土、复垦数据对比验证显示成 DSM)等遥感成果，再借助后处理程序或导入第三 果精度满足工程需求，适用于露天矿这类地形地 方软件提取关键信息、开展进一步数据应用与处 貌动态变化的监测场景.在与传统测量方法的对 理分析 比研究方面，杨青山等分别借助无人机遥感与 2无人机遥感在矿业领域应用现状 传统人工GPS RTK测量手段评估新疆地区两座矿 山动用储量，对比显示其相对误差优于10%、精度 在矿业领域围绕传统运营生产模式技术瓶颈， 满足工程要求，并且无人机遥感外业测量耗时缩 充分发挥无人机与遥感技术优势，国内外学者尝试 短23、工作效率更高、数据不易篡改可信度更 将无人机遥感在矿山运行周期各个环节中推广应用. 好，能够实现矿山储量变化全局掌控，从技术层面 21露天矿山生产管理 遏制违法采矿活动，保障新疆地区资源开发有序 无人机遥感技术可为露天矿提供低成本、高 开展；Raeva等l以保加利亚一处采石场为例对比 质量的空间数据支撑，推进生产管理方式向智能 研究无人机遥感与传统人工测量手段在储量动态 化、信息化转变.国内外学者对此开展了大量研 监测的应用效果，结果显示无人机遥感成果误差 究，李迁图在江西龙南稀土矿区开展无人机遥感 在1.1%左右，而数据采集耗时缩减90%以上，更 测试，指出该技术在掌控矿山运行状态、储量变 适合大范围区域的数据快速获取；Tong等l6提出 化、尾矿堆存能力、复垦复绿情况、非法开采搜证 无人机遥感与地面激光扫描技术结合的露天矿三 等场景具备应用潜质；Xiang等)使用固定翼无人 维成图与监测工作方法，现场测试表明成图精度 机获取2014一2016年北京密云铁矿地表地貌遥 达到dm级别.此外，在矿产勘察方面，崔志强7 感数据，并通过数字表面模型差异算法求得体积 利用无人机平台高精度航磁/伽马能谱综合测量系 变化，结合经验模型提取分析露天采场范围及其 统开展了湘东南地区岩性构造填图及找矿远景预 变化特征；Chen等o利用该技术获取北京周边两 测研究，认为无人机航空物探技术正趋于成熟具 处铁矿的高分辨率DSM地形数据，研究分析露天 备良好应用前景：李飞等1介绍了无人机航磁测 矿边坡位移特征、周边地貌变化及其与环境污染 量系统在新疆克拉玛依和喀什地区应用情况，表 关联特征，指出该方法能够以较低成本实现大规 明在地质填图、地质构造、矿产资源勘察应用中 模地形调查，有利于矿山绿色可持续开采规划与 效果良好. 环境保护实践：张玉侠等山为减小外业劳动强 综上可见，在露天矿山生产管理辅助中，无人 度、提升工作效率，引入无人机摄影测量技术成功 机遥感精度可媲美人工测量、地面激光扫描等传 实现露天矿山开采范围、开采面积、开挖土方量、 统测量手段，并且具有机动性强、人工作业强度 开采过程、排水疏干、土地复垦的动态监测.在成 低、数据可靠度高、覆盖面大、工作效率高等优 果精度验证方面，许志华等四将无人机遥感测得 势.此外在地质调查、矿产勘察中也有应用 采剥量、堆排量与矿车运输台账对比验证，显示其 2.2尾矿库安全监测 精度接近地面激光雷达扫描结果，可满足工程应 尾矿库是具有高势能的泥石流重大危险源，生成结果的经纬度与实际 GPS 坐标准确对应. 经 特征提取、影像匹配、点云生成、结果输出获得测 区正射影像/数字表面模型（Digital surface model, DSM）等遥感成果，再借助后处理程序或导入第三 方软件提取关键信息、开展进一步数据应用与处 理分析. 2    无人机遥感在矿业领域应用现状 在矿业领域围绕传统运营生产模式技术瓶颈， 充分发挥无人机与遥感技术优势，国内外学者尝试 将无人机遥感在矿山运行周期各个环节中推广应用. 2.1    露天矿山生产管理 无人机遥感技术可为露天矿提供低成本、高 质量的空间数据支撑，推进生产管理方式向智能 化、信息化转变. 国内外学者对此开展了大量研 究，李迁[8] 在江西龙南稀土矿区开展无人机遥感 测试，指出该技术在掌控矿山运行状态、储量变 化、尾矿堆存能力、复垦复绿情况、非法开采搜证 等场景具备应用潜质；Xiang 等[9] 使用固定翼无人 机获取 2014—2016 年北京密云铁矿地表地貌遥 感数据，并通过数字表面模型差异算法求得体积 变化，结合经验模型提取分析露天采场范围及其 变化特征；Chen 等[10] 利用该技术获取北京周边两 处铁矿的高分辨率 DSM 地形数据，研究分析露天 矿边坡位移特征、周边地貌变化及其与环境污染 关联特征，指出该方法能够以较低成本实现大规 模地形调查，有利于矿山绿色可持续开采规划与 环境保护实践；张玉侠等[11] 为减小外业劳动强 度、提升工作效率，引入无人机摄影测量技术成功 实现露天矿山开采范围、开采面积、开挖土方量、 开采过程、排水疏干、土地复垦的动态监测. 在成 果精度验证方面，许志华等[12] 将无人机遥感测得 采剥量、堆排量与矿车运输台账对比验证，显示其 精度接近地面激光雷达扫描结果，可满足工程应 用需求 ； Esposito 等 [13] 借助该技术测 得 2013— 2015 年间意大利一处露天矿点云数据与体积变化 量，与实际开采、排土、复垦数据对比验证显示成 果精度满足工程需求，适用于露天矿这类地形地 貌动态变化的监测场景. 在与传统测量方法的对 比研究方面，杨青山等[14] 分别借助无人机遥感与 传统人工 GPS RTK 测量手段评估新疆地区两座矿 山动用储量，对比显示其相对误差优于 10%、精度 满足工程要求，并且无人机遥感外业测量耗时缩 短 2/3、工作效率更高、数据不易篡改可信度更 好，能够实现矿山储量变化全局掌控，从技术层面 遏制违法采矿活动，保障新疆地区资源开发有序 开展；Raeva 等[15] 以保加利亚一处采石场为例对比 研究无人机遥感与传统人工测量手段在储量动态 监测的应用效果，结果显示无人机遥感成果误差 在 1.1% 左右，而数据采集耗时缩减 90% 以上，更 适合大范围区域的数据快速获取；Tong 等[16] 提出 无人机遥感与地面激光扫描技术结合的露天矿三 维成图与监测工作方法，现场测试表明成图精度 达到 dm 级别. 此外，在矿产勘察方面，崔志强[17] 利用无人机平台高精度航磁/伽马能谱综合测量系 统开展了湘东南地区岩性构造填图及找矿远景预 测研究，认为无人机航空物探技术正趋于成熟具 备良好应用前景；李飞等[18] 介绍了无人机航磁测 量系统在新疆克拉玛依和喀什地区应用情况，表 明在地质填图、地质构造、矿产资源勘察应用中 效果良好. 综上可见，在露天矿山生产管理辅助中，无人 机遥感精度可媲美人工测量、地面激光扫描等传 统测量手段，并且具有机动性强、人工作业强度 低、数据可靠度高、覆盖面大、工作效率高等优 势. 此外在地质调查、矿产勘察中也有应用. 2.2    尾矿库安全监测 尾矿库是具有高势能的泥石流重大危险源， Plan Interest area Flight height Flight path GSD Hardware UAV platform Equipped sensor GNSS, IMU, RTK/PPK Field survey Plan implementation Image acquisition Process Extraction & matching Image calibration Point cloud & mesh generation Data extraction Orthomosaic DSM Geographic Output analysis coordinates GCPs Deployment & acquisition 图 1    无人机摄影测量作业常规作业流程 Fig.1    General workflow of UAV photogrammetry · 1088 · 工程科学学报，第 42 卷，第 9 期