测绘航空摄影在数字矿山建设中的应用研究.pdf
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1、237管理及其他Management and other测绘航空摄影在数字矿山建设中的应用研究何建文摘要:随着科学技术的不断发展,测绘航空摄影技术逐渐成为数字化矿山的重要组成部分。在现代数字矿山建设中,测绘航空摄影为获取地表形貌、了解地形地貌及其与地质构造等综合信息提供了有效手段,已成为矿业企业数字化应用研究的重要内容之一。由于矿产资源勘探开采活动具有不间断性、随机性、周期性等特点,对矿产资源勘查开发的精度要求极高。传统的矿产资源勘查开采技术在进行野外工作时,存在着各种技术缺陷:效率低、成本高等问题。而以航空摄影技术为代表的数字化勘探及采矿方法的出现使得测绘航空摄影在矿山建设中得到广泛应用,将
2、成为数字矿山建设中必不可少的手段之一。关键词:测绘航空摄影;数字矿山;建设应用;应用研究数字矿山是以生产数字化为基础,运用现代信息技术进行矿山管理、建设和运行的一体化综合管理系统。其中,测绘在矿山建设中发挥着重要作用。近年来,随着我国经济社会的发展繁荣及资源枯竭等问题的加剧,全球环境恶化。随着生产经营规模、产业结构和产业链不断提高,数字矿山产业逐渐成为促进矿产资源可持续发展、保障矿产资源安全与高效生产的重要基础之一,而利用航空摄影技术进行地形测量则是促进其发展所必不可少的手段之一。作为航空摄影测图技术应用的重要组成部分及应用领域,航空摄影在遥感测绘以及数字矿山建设中起着重要作用。而测绘航空摄影
3、技术在数字露天矿建设中发挥着关键性作用。1 数字矿山概述1.1 数字矿山的内涵数字矿山是指将地理信息系统、云计算、人工智能、数字城市等现代信息技术,与矿业企业的生产经营管理相结合形成的一种全新生产经营管理模式为核心要素,以实现资源高效利用的整体架构模式。数字矿山是在计算机技术和信息技术广泛应用于矿山生产管理活动和矿区建设的基础上形成的新的概念。数字矿山是指以先进可靠地测绘技术为基础,通过整合矿山生产过程、管理流程和资源动态信息,建立一个统一的信息采集平台,使矿山生产过程从宏观上反映出企业生产经营状况、生产组织模式和生产组织目标、矿区环境条件、安全管理水平、安全风险等一系列重要特征。在数字矿山建
4、设过程中,需要充分考虑生产流程和矿区环境条件等因素对信息化应用系统建设提出了更高的要求。矿山信息采集平台主要包括生产控制系统、矿山运营系统以及煤矿安全监控系统三大部分。数字矿山为矿企提供了一个智能化、系统化和现代化的生产经营管理平台,其与传统数据采集与分析模式相比具有较大优势,为矿业企业数字化应用研究提供了新思路。1.2 数字矿山发展趋势与技术手段随着科技的不断进步,人类社会已进入信息时代,科学技术将对生产和生活产生巨大的影响,矿业领域同样如此。伴随着技术的进步,矿业领域中出现了很多全新先进且实用的技术以及产品。目前很多矿业企业正在积极进行矿山数字化实践应用研究,数字矿山建设就是其中之一。以数
5、字化开采技术为代表,通过对大型采矿设备以及其他设备上安装的各类传感器测量信息与地面数据结合以及处理技术形成图像、声音及视频等各种新的信息载体,利用计算机视觉获取对象运动数据及其周围环境信息,并通过算法分析处理其地理位置、地形地貌及其与地质构造等综合信息来构建动态地形图。近年来,国内外数字矿山规划和建设实际情况来看,测绘航空摄影技术作为数字矿山建设的有效手段,将成为未来矿业领域数字化施工、生产与管理的重要手段。2 航空摄影技术与数字矿山的结合2.1 基于飞机飞行平台的影像获取数字矿山利用的航空摄影测量方法主要包括航空摄影测区和卫星遥感测区。采用飞机飞行平台进行影像获取时,需满足以下条件:飞行平台
6、所需装备为固定翼飞机或直升机。固定翼飞机是指没有翼面的飞机,或者只有一个翼面的飞机;直升机是指没有螺旋桨的直升机或者只有具有一定螺旋桨的直升机。由于不同飞行器具有不同的性能特点,通常需要满足不同飞行平台对遥感影像要求,如直升机飞行平台具有较大的空域效率以及稳定、空域效率高以及载重能力强等特点。由于不同飞机所具备的性能不238管理及其他Management and other同,相应的机型可选择不同类型的航空器。对于航空摄影测量来说,首先需要选择相应合适的相机以获得清晰准确的影像数据。其中应选择具有良好操纵性以及足够的稳定性、飞行时间较长有较高稳定性、具备一定载重能力并能满足测绘生产要求等条件,
7、以保证对地形图数据能够正确采集、精确展现。然后需要选择合适、性能较好、重量较轻,且满足一定载重能力的设备所产生的影像进行测量和处理。然后以满足野外环境下地理信息数据采集需求为原则,利用地形高程模型、控制点模型、坐标模型等进行三维实景信息提取以及建模与测试。最后,在满足一定精确度前提下,将获取的航空摄影测量图制作成一定规格,且符合基本几何模型或数据管理程序要求的地形图供测量人员,进行检查检验以保证质量和精度等条件。2.2 航测遥感数据获取方法研究数字矿山地理信息系统中,地理空间数据的采集、管理、分析、利用以及成果的展示,是地理空间化成果在生产活动中广泛应用的前提和基础。地理信息系统的基础,是实现
8、国家空间地理信息资源管理和使用的基本手段和重要基础设施。其主要功能是通过地理空间数据采集和管理,获取地理信息资源,利用地理信息产品加工技术,提供空间基础地理信息服务。在数字矿山建设中,地理信息系统主要包括航空影像信息获取手段和空间基础地理信息系统两部分组成。随着电子计算机与通讯技术快速发展,近年来航摄航空影像技术不断发展和成熟。目前,以美国国家航空航天局(NASA)或欧洲航天局(EuropeanSpaceArray)为主主要的航摄航空影像处理技术已被广泛应用于美国和欧洲航天局国家太空地理信息系统中各项地理空间数据采集工作中,获得了广泛应用。采用航空影像获取手段时应选择适宜地区,并对测区进行划分
9、处理;同时,根据应用情况建立航测影像数据库并对航测影像数据进行管理与分析;并保证数据得到合理使用和可更新程度等方面考虑。航空摄影数据应满足以下几个条件:高程、全站仪、摄影航摄数据;影像分辨率;对比度和解译精度等指标要求。通过航测遥感影像获取条件研究可帮助决策人员更好地分析和利用地理空间信息技术资源进行管理,从而提高生产效率和服务质量。2.3 对矿山项目中测绘技术应用现状的研究分析对该矿山项目现状进行分析,可以看出目前使用的主要测绘技术包括航空摄影、电子影像等。该项目自2007年启动实施以来,由于工作的复杂性、高精度要求,导致该项目建设周期较长,在建设完成后需对整个工程进行实地测量核对,同时进行
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