无人机在矿山监测中的应用.ppt

无人机在矿山监测中的应用.ppt

《无人机在矿山监测中的应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无人机在矿山监测中的应用.ppt（58页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

11无人机在矿山监测中的应用无人机在矿山监测中的应用卢卢小小平平矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室（河南理工大学（河南理工大学，河南省测绘局），河南省测绘局）NOV8,2011Email:

Tel:

0391-3987708主要内容主要内容主要内容主要内容22矿山环境监测与生态重建的需求矿山环境监测与生态重建的需求矿山环境监测与生态重建的需求矿山环境监测与生态重建的需求无人机低空遥感无人机低空遥感无人机低空遥感无人机低空遥感系统概述系统概述系统概述系统概述矿区无人机低空遥感应用实例矿区无人机低空遥感应用实例矿区无人机低空遥感应用实例矿区无人机低空遥感应用实例矿山监测与管理应用矿山监测与管理应用矿山监测与管理应用矿山监测与管理应用1.1.1.1.矿山环境监测与生态重建的需求矿山环境监测与生态重建的需求矿山环境监测与生态重建的需求矿山环境监测与生态重建的需求33矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题v采矿活动破坏了大量耕地和建设用地采矿活动破坏了大量耕地和建设用地因采矿及各类废渣、废石堆置等，全国累计侵占因采矿及各类废渣、废石堆置等，全国累计侵占土地达土地达586万公顷，破坏森林万公顷，破坏森林106万公顷，破坏草万公顷，破坏草地地263万公顷。

地表植被破坏和大量堆放的尾矿，万公顷。

地表植被破坏和大量堆放的尾矿，导致严重的水土流失和土地荒漠化。

如准格尔煤导致严重的水土流失和土地荒漠化。

如准格尔煤田土地沙化面积已占煤田面积的田土地沙化面积已占煤田面积的21。

44矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题v采矿直接诱发了地质灾害和次生地质灾害采矿直接诱发了地质灾害和次生地质灾害调查统计显示，到调查统计显示，到20052005年底全国矿山开采共引发地质灾害年底全国矿山开采共引发地质灾害1237912379起，造成起，造成42514251人死亡，直接经济损失人死亡，直接经济损失161.6161.6亿元。

其亿元。

其中，因矿山开采引发地面塌陷中，因矿山开采引发地面塌陷45004500多处、地裂缝多处、地裂缝30003000多处、多处、崩塌崩塌10001000多处。

全国因采矿活动形成采空区面积约多处。

全国因采矿活动形成采空区面积约80.9680.96万万公顷，引发地面塌陷面积公顷，引发地面塌陷面积35.2235.22万公顷，占压和破坏土地面万公顷，占压和破坏土地面积积143.9143.9万公顷。

万公顷。

55河南省河南省20062006年矿山地质灾害统计表年矿山地质灾害统计表矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题v废气、粉尘、废渣排放产生大气污染和酸雨废气、粉尘、废渣排放产生大气污染和酸雨煤炭采矿行业废气排放量占全国工业废气排放量煤炭采矿行业废气排放量占全国工业废气排放量的的5.75.7，其中有害物排放量为每年，其中有害物排放量为每年73731313万吨，主万吨，主要是烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳，使矿要是烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳，使矿山地区遭受不同程度的污染。

因二氧化硫污染导致山地区遭受不同程度的污染。

因二氧化硫污染导致的酸雨区面积占国土面积的酸雨区面积占国土面积3030以上。

以上。

v破坏自然地貌景观，影响整个地区环境的完破坏自然地貌景观，影响整个地区环境的完整性整性66矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题v采矿产生各种水环境问题采矿产生各种水环境问题采矿使矿区水均衡遭受破坏，如山西省因采煤采矿使矿区水均衡遭受破坏，如山西省因采煤造成造成1818个县个县2626万人吃水困难，万人吃水困难，3030万亩水田变成万亩水田变成旱地，全省井泉减少旱地，全省井泉减少30003000多处。

另据不完全统多处。

另据不完全统计，因废渣、尾矿造成水体严重污染的有色金计，因废渣、尾矿造成水体严重污染的有色金属矿山达属矿山达3030多座。

多座。

77矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题88无人机低空遥感矿山监测目标无人机低空遥感矿山监测目标无人机低空遥感矿山监测目标无人机低空遥感矿山监测目标利用无人机低空遥感技术，可以在矿山开发状况、利用无人机低空遥感技术，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发挥作用:

v矿产资源开发状况调查矿产资源开发状况调查包括矿产开采点位置包括矿产开采点位置（井口位置井口位置）、开采状态、开采状态（开采开采或关闭或关闭）、开采矿种、开采矿种（煤、铁煤、铁）、开采方式、开采方式（露天、露天、地下地下）、占地范围与土地类型、固体废弃物堆积范、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。

围和占用土地类型等。

99无人机低空遥感矿山监测目标无人机低空遥感矿山监测目标无人机低空遥感矿山监测目标无人机低空遥感矿山监测目标v矿产资源开发引发的灾害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、山包括地面沉陷范围、地裂缝长度、塌陷坑位置、山体陷裂体陷裂（垮塌垮塌）范围、崩塌位置、滑坡位置、河道淤范围、崩塌位置、滑坡位置、河道淤塞长度塞长度（位置位置）及煤田及煤田（矸石堆矸石堆）自燃范围等。

自燃范围等。

v矿山生态环境信息矿山生态环境信息包括被破坏的土地范围、受损植被范围、粉尘污染包括被破坏的土地范围、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。

及矿山环境治理效果等。

1010UAVUAVUAVUAV遥感平台遥感平台遥感平台遥感平台v无人机无人机航摄系统技术航摄系统技术要求（国家测绘局要求（国家测绘局2010发布）发布）v固定翼固定翼轻型无人机轻型无人机（UnmannedAirVehicle,无人驾驶无人驾驶航空飞行器航空飞行器）为飞行平台为飞行平台、数码相机数码相机为信息获取设备为信息获取设备、能用于测绘成果生产的能用于测绘成果生产的无人机航摄系统无人机航摄系统v旋翼轻型旋翼轻型无人机航摄系统无人机航摄系统、无人飞艇无人飞艇航摄系统航摄系统11112.2.2.2.无人机低空遥感无人机低空遥感无人机低空遥感无人机低空遥感系统概述系统概述系统概述系统概述系统基本构成系统基本构成系统基本构成系统基本构成1212飞行平台飞行平台飞行导航与控制系统飞行导航与控制系统地面监控系统地面监控系统任务设备任务设备数据传输系统数据传输系统发射与回收系统发射与回收系统野外保障装备野外保障装备系系统统构构成成附设设备附设设备2.12.12.12.1无人机摄影测量无人机摄影测量无人机摄影测量无人机摄影测量（UAV）（UAV）（UAV）（UAV）1313需求驱动需求驱动n作作为为城城市市精精细细三三维维数数据据获获取取的的主主要要来来源源之之一一,大大比比例例尺、高分辨率的航空遥感影像需求日趋显著。

尺、高分辨率的航空遥感影像需求日趋显著。

n现现有有的的卫卫星星遥遥感感技技术术虽虽然然能能够够获获取取大大区区域域的的空空间间地地理理信信息息,但但受受回回归归周周期期、轨轨道道高高度度、气气象象等等因因素素影影响响,遥遥感数据分辨率和时相难以保证。

感数据分辨率和时相难以保证。

n载载人人飞飞机机航航空空遥遥感感受受空空域域管管制制、气气候候等等因因素素的的影影响响较较大大,缺缺乏乏机机动动快快速速能能力力,同同时时使使用用成成本本较较高高,因因此此在在满满足精细城市三维信息获取的要求方面存在局限。

足精细城市三维信息获取的要求方面存在局限。

技术技术驱动驱动nUAV遥遥感感平平台台的的出出现现为为地地理理国国情情监监测测及及应应急急指挥需求，提供指挥需求，提供了一种新的技术途径了一种新的技术途径。

nUAV无无人人驾驾驶驶,由由地地面面遥遥控控站站通通过过无无线线电电通通信信控控制制飞飞机机的的起起飞飞、到到达达指指定定空空域域、实实行行遥遥感感操作、以及返回操作、以及返回遥控站降落遥控站降落等操作等操作。

n可可实实现现危危险险区区域域图图像像的的实实时时获获取取、空空中中侦侦察察与与目目标标搜搜索索、环环境境监监测测、海海区区巡巡视视、救救援援指指挥挥、有有毒毒污污染染地地区区空空中中监监测测等等多多种种载载人人机机无无法完成或不易完成的任务。

法完成或不易完成的任务。

14142.12.1无人机摄影测量无人机摄影测量（UAV）（UAV）2.22.22.22.2无人机无人机无人机无人机摄影测量摄影测量摄影测量摄影测量的的的的优势与优势与优势与优势与不足不足不足不足v优势优势具有机动性、灵活性和安全性具有机动性、灵活性和安全性分辨率高、多角度（视角）分辨率高、多角度（视角）性能优异性能优异低成本低成本v不足不足像幅小像幅小基高比小基高比小姿态不稳定姿态不稳定非专业相机非专业相机1515优势：

具有优势：

具有优势：

具有优势：

具有机动性、灵活性和安全性机动性、灵活性和安全性机动性、灵活性和安全性机动性、灵活性和安全性v无需专用起降场地，升空准备时间短、容易操控，无需专用起降场地，升空准备时间短、容易操控，特别适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂地特别适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂地区以及南方丘陵、多云地区应用。

区以及南方丘陵、多云地区应用。

v能够在危险和恶劣环境下能够在危险和恶劣环境下（如森林火灾、火山爆发如森林火灾、火山爆发等等）直接获取影像，即便是设备出现故障，发生坠直接获取影像，即便是设备出现故障，发生坠机也无人身伤害机也无人身伤害。

优势：

分辨率高、多角度优势：

分辨率高、多角度优势：

分辨率高、多角度优势：

分辨率高、多角度v数码成像设备具备垂直与倾斜摄影能力，可低空多角度摄数码成像设备具备垂直与倾斜摄影能力，可低空多角度摄影获取建筑物侧面的纹理信息，弥补了卫星遥感和普通航影获取建筑物侧面的纹理信息，弥补了卫星遥感和普通航空摄影遇到的高层建筑遮挡问题。

空摄影遇到的高层建筑遮挡问题。

v空间分辨率能达到分米甚至厘米级，可用于构建高精度数空间分辨率能达到分米甚至厘米级，可用于构建高精度数字地面模型及三维立体景观图的制作。

字地面模型及三维立体景观图的制作。

优势：

优势：

优势：

优势：

性能优异性能优异性能优异性能优异v可按预定航线在航高可按预定航线在航高50米到米到1000米范米范围内自主内自主飞行、行、拍拍摄，飞行高度控制精度达到行高度控制精度达到10米米。

v在阴云下飞行也可获取光学影像，且逼真度超过雷在阴云下飞行也可获取光学影像，且逼真度超过雷达影像（即不受高度限制，不受山区低云的影响）。

达影像（即不受高度限制，不受山区低云的影响）。

优势：

低成本优势：

低成本优势：

低成本优势：

低成本vUAV系统及传感器成本远远低于与其它遥感系统，系统及传感器成本远远低于与其它遥感系统，一般的单位和个人都有能力负担。

一般的单位和个人都有能力负担。

v对数据后处理设备要求不高、费用低，不需要像对数据后处理设备要求不高、费用低，不需要像传统航摄测量那样需配置专用的数字化处理设备。

传统航摄测量那样需配置专用的数字化处理设备。

存在的不足存在的不足存在的不足存在的不足像幅小、基高比小像幅小、基高比小相同的重叠度情况下，需要更多的控制点。

相同的重叠度情况下，需要更多的控制点。

姿态不稳定姿态不稳定旋偏角、俯仰、滚动，甚至导致连接有问题。

旋偏角、俯仰、滚动，甚至导致连接有问题。

非专业可量测相机非专业可量测相机光敏度、像点位移、镜头畸变、其它未知的系光敏度、像点位移、镜头畸变、其它未知的系统误差统误差。

3.3.3.3.无人机航摄实例无人机航摄实例无人机航摄实例无人机航摄实例潞安矿区潞安矿区潞安矿区潞安矿区v确定拍摄范围确定拍摄范围v相机几何定标相机几何定标v航线设计航线设计v控制点布设控制点布设v影像数据处理影像数据处理航摄参数航摄参数航摄参数航摄参数v飞行区域：

行区域：

10km2v飞行高度：

航高行高度：

航高500mv使用相机：

使用相机：

EOS5