1引言
无人机(UAV)是一种体积小、机动性强、可远程操控且无需搭载人类飞行员的飞机[1]。而无人机遥感技术则是以无人机为空中平台，融合无人机、遥感传感器、遥测遥控、数据通讯、导航定位等技术，通过遥感传感器实现地理环境信息数据快速智能采集、传输、处理、建模和应用分析的新兴技术[2]。随着无人机的获取与操作难度逐年降低，越来越多的民用无人机在低空航拍、农药喷洒、物流运送、搜索救援等领域得到广泛应用[3]。目前，虽然无人机遥感技术在露天矿山监测中的应用尚处于起步阶段，但其所具备的安全、低成本、省时高效等特点，使其在高风险采矿区的监测和测量方面表现出了巨大的潜力。本文通过对国内外相关文献的调研梳理，综述了无人机遥感技术的系统组成、优缺点以及在矿山地质勘查中的应用现状与技术优势，结合当前无人机遥感技术的发展态势对未来应用前景进行了展望，旨在为无人机遥感技术在露天矿山中的应用提供一定的借鉴和参考。
2系统组成
无人机遥感系统主要包括无人机平台、飞行控制系统、地面监控系统、任务遥感传感器、数据传输系统、发射与回收系统、野外保障装备以及其他附属设备，通过控制无人机装载遥感传感器航空采集影像、视频等原始遥感数据，由影像数据处理软件完成遥感数据处理、建模和应用分析[4]。在数据采集过程中，选择最佳执行时间，避开机场、重要设施和人口密集地区，选择视野开阔、井监测中的适用性。成功验证了多旋翼无人机作业在小范围内大比例地形测量中的可行性与实用性，其成图精度完全满足1∶1000地形图的精度要求，测量精确度高、误差小，在矿山地形图测绘中应用效果显著。无人机遥感技术在露天矿山地形测量中表现出高效率、高精度、高安全性等优势，有效增强了对露天矿山及同类型矿区的适用性，但无人机遥感技术在地形测量中还存在一些弊端，还需要对无人机遥感技术的传感器适应性等方面进行一定的改进处理，或结合最新的无人机光探测和测距(LIDAR)技术提高其勘测精度[5]。
3无人机遥感系统组成及优缺点
3.1地质环境信息获取
在矿山地质环境调查过程中，需要获取矿山环境信息，预防人为破坏或各类自然灾害的发生，并为矿产开采后期的恢复治理和复垦做铺垫。常规的露天矿普遍存在地形复杂、地质灾害隐患多等特点，实地调查人工成本高、精度低且危险性大。无人机遥感技术因具备完善的技术和信息系统，对于矿山地质环境的调查和气候地理等各方面的信息有着丰富的储存，能直观的展现开采现状，实现对矿山的有效监管及科学规范开采。利用实时动态差分技术(RTK)获取地面控制点坐标，采用大疆精灵4无人机对长春净月东升采石场进行航空摄影，在Pix4Dmapper建立的研究区三维模型上经量测、解译，快速获取了矿山地质环境信息，其结构面倾向、倾角误差均在5°以内。采用无人机、红外摄像机和探地雷达(GPR)联合探测大柳塔煤矿12203采区隐匿裂缝，通过测温分析表明，地表隐伏裂缝上方地表温度高于无裂缝区域地表温度，选择地表温度高于温度阈值的区域即可准确定位隐匿裂缝的位置，并能有效解释矿区地温值的分布机制。无人机遥感技术在矿山地质中能够有效对开采环境进行动态监管，高效智能地探测裂缝，精确监测潜在风险，有效收集数据和提高采矿人员工作安全系数，减少安全隐患。但还存在矿区边缘监测精度低，无法有效监测细微变化等问题。
3.2地质灾害监测
矿产开采不仅会造成地表环境破坏，加速土壤侵蚀和土地荒漠化，还会导致崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，严重威胁个人生命及财产安全。由于常规的航拍监测方式耗时久、空间分辨率低、监测效果较差，亟需采取更为便捷准确的新兴技术。而无人机遥感则能以其低成本、高机动性、高精度的技术优势，在一些突发重大灾害时通过快速解译为施工部门的及时决策提供便利。利于无人机遥感技术对新丰铁帽顶铁矿矿山地质环境进行了探测，发现其矿山地质灾害及隐患累计18个，主要为滑坡、崩塌、泥石流和地裂缝4类，并伴随有水体污染和土壤污染等隐患。UAV在矿山地质灾害分析中具有安全高效、精确度高等优点，可以有效解决传统方法安全系数低、效率低的问题，且能应用于人员不便进入的危险区域执行监测任务。但无人机数据获取通常在飞行完成后，无法满足抢险救灾时对数据处理速度的要求，未来还应向即拍即算的技术方向发展。
3.3矿山复垦监测
矿山开采过程中往往会自然地貌和生态环境造成一定的破坏，造成严重的地质灾害，且矿区所在的土地资源通常十分紧缺，为缩短矿山开采占地时间，通常需要根据采矿用地的恢复性，及时进行矿山土地复垦。采用无人机遥感技术能帮助快速获取矿区的数据资料，大幅提高矿区的复垦效率，有效节省土地使用费用，避免了土地资源的浪费。采用无人机遥感技术对露天采矿中地形的形态特征与恢复区相关的侵蚀过程进行了描述。通过控制坡度和计算侵蚀率，可以有效监测矿区高滑坡敏感带中具有活跃侵蚀过程的区域。分析发现，与传统测量设备相比，无人机遥感技术在水土保持规划设计中的应用具有明显优势，可以快速准确地获取所需信息，确保项目的合理性和科学性，有利于完善水土保持率。在无人机遥感技术进行图像采集的基础上，采用随机森林算法对无人机图像进行分类，并在每次侵蚀性降雨后通过采样对土壤流失进行量化研究，结果表明该方法具有很高的可靠性，无人机图像植被覆盖分类准确度较高，植被为93%，裸地为91%。采用配备同时采集可见光图像和热红外图像的双光热成像透镜无人机，对六安矿区煤矸石进行监测。
4结论与展望
无人机遥感技术有效结合了无人机遥感技术与卫星遥感技术的优势，形成了以卫星遥感技术为主，无人机为辅的高时效、高精度、多层次、立体式矿产资源开发环境调查模式。在露天矿山调查、开发、复垦等阶段，无论是从数据采集密度、获取数据难度、监测投入成本、任务执行安全系数均优于传统测量监测技术，且随着遥感传感器的技术发展，根据任务内容合理组合搭配传感器，能有效提高测量监测的精度及效果，从科学安全合理开采角度出发，无人机遥感技术在矿山调查中应用更符合未来应用趋势。但无人机的荷载和续航能力有限，可安装的传感器数量较少，进行航空测量时，现场天气的突变和植被覆盖地区的扩大也会增加调查成本。此外，由于无人机调查中获得的数据量极大，通常需要足够先进的硬件和软件对其进行处理，这些均是需要攻克的难点，相信未来通过研究人员对其续航和数据解译技术的不断突破，无人机遥感技术定将成为矿山可持续发展的主要技术手段。
参考文献
[1]王昆,杨鹏,吕文生,等.无人机遥感在矿业领域应用现状及发展态势[J].工程科学学报,2020,42(9):1085-1095.
[2]褚 喆,李俊宝.工程测量中无人机遥感技术的应用分析[J].科技资讯,2022,20(3):71-73.
[3]薛皓然,张玢岩.无人机摄影测量技术在测绘工程中的应用[J].工程管理与技术探讨,2022,4(16):79-82.
[4]王正中.无人机摄影测量技术在地形测绘工程中的应用及发展趋势[J].测绘与地质,2022,3(2):30-32.
[5]蔡奇.无人机遥感技术在测绘工程中的应用[J].工程建设与设计,2022,493(23):167-169.