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1、1 1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）NOV 8,2011Email: Tel:0391-3987708主要内容主要内容主要内容主要内容2 2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
2、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3 3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
3、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。4 4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
4、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。5 5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
5、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6 6 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
6、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。7 7矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题矿山环境问题8 8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
7、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。9 9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
8、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
9、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(Unmanned Air Vehicle,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
10、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2.1 2.1 2.1 2.1 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
11、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
12、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。14142.1 2.1 无人机摄影测量无人机摄影测量(UAV)(UAV)2.2 2.2 2.2 2.2 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
13、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
14、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。1616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
15、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。1717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米范米范围围内自主内自主飞飞行、行、拍拍摄摄，飞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）。1818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
16、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。1919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
17、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。2020 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2121 航摄参数航摄参数航摄参数航摄参数v飞飞行区域：行区域：10 km2v飞飞行高度：航高行高度：航高500mv使用相机：使用相机：EOS 5D Mark IIv航航飞时间飞时间：2010.09v天气状况：晴朗天气状况：晴朗2222拍摄范围拍摄范围拍摄范围拍摄范围2323测区地形
18、测区地形测区地形测区地形测测区区位位于于丘丘陵陵山山地地间间的的一一块块小小平平原原上上，平平均均海海拔拔高高程程为为890m，最最大大高高差差约约100m，适适合合无无人低空航人低空航摄摄。2424 相机检校参数相机检校参数相机检校参数相机检校参数（像素坐标：原点在影像的左上角）（像素坐标：原点在影像的左上角）（像素坐标：原点在影像的左上角）（像素坐标：原点在影像的左上角）主点 x02111.1586主点 y01446.3661焦距 f4675.8297径向畸变系数 k10.000000005103349760径向畸变系数 k2-0.000000000000000217偏心畸变系数 p10.
19、000000028772388976偏心畸变系数 p2-0.000000022685532581CCD非正方形比例系数-0.000202395822CCD非正交性畸变系数0.000054488146 2525 航线设计航线设计航线设计航线设计v根据根据kappakappa角的变化划分航带，自动去掉航带之间角的变化划分航带，自动去掉航带之间转向部分影像后生成航带。转向部分影像后生成航带。垂直垂直摄影摄影11条航线，每条条航线，每条航线拍摄航线拍摄26张，共计张，共计286张张相片相片。倾斜倾斜400摄影摄影22条航线条航线，每条每条航线航线获取获取26张相片，张相片，共计共计572张张相片相片。
20、2626 航摄成果航摄成果航摄成果航摄成果（1 1 1 1）垂直摄影垂直摄影垂直摄影垂直摄影27272828北北航摄成果航摄成果航摄成果航摄成果之（之（之（之（2 2 2 2）倾斜摄影倾斜摄影倾斜摄影倾斜摄影2929北北倾斜摄影倾斜摄影倾斜摄影倾斜摄影局部影像局部影像局部影像局部影像v垂直向下垂直向下3030v由北向南由北向南v由南向北由南向北像片控制点布设与施测像片控制点布设与施测像片控制点布设与施测像片控制点布设与施测v像控点布设像控点布设3131v像控点像控点测量测量布设数量：布设数量：300测量方式：测量方式：GPS-RTK 影像处理与制图影像处理与制图影像处理与制图影像处理与制图32
21、32基于基于基于基于SIFTSIFTSIFTSIFT特征与最小二乘的影像自动匹配特征与最小二乘的影像自动匹配特征与最小二乘的影像自动匹配特征与最小二乘的影像自动匹配v基于基于SIFTSIFT算法的特征提取算法的特征提取 SIFT（Scale Invariant Feature Transformation）即尺度不变即尺度不变特征变换特征变换，分四个步骤：分四个步骤：尺度空间建立；尺度空间建立；特征点定位；特征点定位；特征点主角度计算；特征点主角度计算；特征描述子计算。特征描述子计算。v基于矩与马氏距离特征点匹配基于矩与马氏距离特征点匹配构建一个从小区域到大范围的特征点匹配过程构建一个从小区域
22、到大范围的特征点匹配过程。v最小二乘匹配最小二乘匹配 是一种基于灰度的匹配方法，可以达到是一种基于灰度的匹配方法，可以达到1/101/100像素的精像素的精度，被称为度，被称为“高精度图像匹配高精度图像匹配”。使用该算法目的是以进一。使用该算法目的是以进一步在基于特征匹配的基础上提高单点的匹配精度。步在基于特征匹配的基础上提高单点的匹配精度。3333基于基于基于基于SIFTSIFTSIFTSIFT特征与最小二乘的影像自动匹配特征与最小二乘的影像自动匹配特征与最小二乘的影像自动匹配特征与最小二乘的影像自动匹配34343535错误点错误点光束法空中三角测量光束法空中三角测量光束法空中三角测量光束法
23、空中三角测量v利用附加参数的系统误差自检校利用附加参数的系统误差自检校 采用若干附加参数描述的系统误差模型，在区域网平差的同采用若干附加参数描述的系统误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数，达到自动测定和消除系统误差目的。时解求这些附加参数，达到自动测定和消除系统误差目的。v自检校模型自检校模型Lens Distortion Model(2)Bauers Simple Model(3)Jacobsens Simple Model(4)Ebners Orthogonal Model(12)Browns Physical Model(14)3636空三加密精度分析空三加密精度分析空三加密精度
24、分析空三加密精度分析名称名称RMSE单位单位总体误差总体误差 4.47354.4735像素像素控制点大地误差控制点大地误差 X=0.3507,Y=0.3559,Z=0.8043 X=0.3507,Y=0.3559,Z=0.8043 mm控制点像元误差控制点像元误差 x=3.0490,y=4.2367x=3.0490,y=4.2367像素像素检查点大地误差检查点大地误差 X=0.9129,Y=0.2232,Z=2.2616 X=0.9129,Y=0.2232,Z=2.2616 mm3737无错误检查时：无错误检查时：错误检查后（错误检查后（Time Saving Robust Checking）
25、：）：名称名称RMSERMSE单位单位总体误差总体误差 0.81060.8106像素像素控制点大地误差控制点大地误差 X=0.1147,Y=0.0741,Z=0.3456 X=0.1147,Y=0.0741,Z=0.3456 mm控制点像元误差控制点像元误差 x=0.8644,y=0.8979x=0.8644,y=0.8979像素像素检查点大地误差检查点大地误差 X=0.1273,Y=0.1618,Z=0.2596X=0.1273,Y=0.1618,Z=0.2596mm附加参数的系统误差自检校精度分析附加参数的系统误差自检校精度分析附加参数的系统误差自检校精度分析附加参数的系统误差自检校精度分
26、析检校模型检校模型总体误差，单位（总体误差，单位（pixelpixel）无无0.81060.8106Lens Distortion Model(2)Lens Distortion Model(2)0.81010.8101Bauers Simple Model(3)Bauers Simple Model(3)0.80870.8087Jacobsens Simple Model(4)Jacobsens Simple Model(4)0.80840.8084Ebners Orthogonal Model(12)Ebners Orthogonal Model(12)0.80430.8043Browns
27、 Physical Model(14)Browns Physical Model(14)0.80310.80313838DEMDEMDEMDEM和和和和DOMDOMDOMDOM生成与镶嵌生成与镶嵌生成与镶嵌生成与镶嵌3939倾斜影像图倾斜影像图倾斜影像图倾斜影像图40404141424243434.4.4.4.地理矿情监测应用地理矿情监测应用地理矿情监测应用地理矿情监测应用数字矿山建设数字矿山建设矿产资源监测矿产资源监测村庄压占拆迁快速测量与评估村庄压占拆迁快速测量与评估矿区地质灾害监测矿区地质灾害监测矿区灾害应急救援指挥矿区灾害应急救援指挥4.1 4.1 4.1 4.1 数字矿山建设数字矿山
28、建设数字矿山建设数字矿山建设数数字字矿矿山山建建设设是是矿矿山山信信息息化化管管理理的的重重要要手手段段,它它的的建建设设需需要要基基础础地地理理信信息息数数据据,包包括括遥遥感感影影像像、地形图和地形图和DEMDEM数据等。数据等。随随着着矿矿山山建建设设飞飞速速发发展展，需需要要及及时时地地不不断断更更新新基基础地理数据。础地理数据。44444.1 4.1 4.1 4.1 数字矿山建设数字矿山建设数字矿山建设数字矿山建设目目前前矿矿山山企企业业主主要要是是采采用用常常量量测测量量手手段段,周周期期长长,费费用用高高,难难以以适适应应数数字矿山建设需求。字矿山建设需求。多多数数矿矿山山在在偏
29、偏僻僻山山区区,不不适适宜宜大大飞飞机机作作业业 。无无人人机机可可以以弥弥补补上上述述不不足足，可可随随时时获获取取动动态态变变化化数数据据,满满足足数数字字矿矿山山建建设设的的需求。需求。45454.2 4.2 4.2 4.2 矿产资源监测矿产资源监测矿产资源监测矿产资源监测v由于矿山资源的稀缺性和不可再生的特点由于矿山资源的稀缺性和不可再生的特点,出现了多起出现了多起乱采、乱挖矿山的现象乱采、乱挖矿山的现象,特别是有一些无证开采的矿山特别是有一些无证开采的矿山靠人力监管已经无能为力靠人力监管已经无能为力,需要高科技的手段才能有效需要高科技的手段才能有效管理。管理。46464.2 4.2
30、4.2 4.2 矿产资源监测矿产资源监测矿产资源监测矿产资源监测v利用无人机技术可以实现空中监视，无需到达目标区利用无人机技术可以实现空中监视，无需到达目标区即可取证即可取证,可以有效地实现监管可以有效地实现监管,有力地打击违法开采有力地打击违法开采资源的活动。资源的活动。4747甘肃酒泉铁铜多金属矿甘肃酒泉铁铜多金属矿区铁矿无证开采点区铁矿无证开采点生产监督、管理与土地复垦生产监督、管理与土地复垦生产监督、管理与土地复垦生产监督、管理与土地复垦内蒙古准格尔旗黑岱沟整治区关闭一批煤矿内蒙古准格尔旗黑岱沟整治区关闭一批煤矿48484.3 4.3 4.3 4.3 村庄压占拆迁快速测量与评估村庄压占
31、拆迁快速测量与评估村庄压占拆迁快速测量与评估村庄压占拆迁快速测量与评估v矿山建设发展过程中，需要对矿井周边原有居民地等地面矿山建设发展过程中，需要对矿井周边原有居民地等地面建（构）筑物进行调查，测算征迁补偿费用。这一工作任建（构）筑物进行调查，测算征迁补偿费用。这一工作任务重，尤其是进入居民区，容易引起民心恐慌，激化企业务重，尤其是进入居民区，容易引起民心恐慌，激化企业与地方矛盾，导致影响地表附属物的调查结果与质量，不与地方矛盾，导致影响地表附属物的调查结果与质量，不利于企业的可持续发展，更不利于矿业集团公司发展战略利于企业的可持续发展，更不利于矿业集团公司发展战略的稳步实施。的稳步实施。v因
32、此摸清查准地表附属物的补偿数量与结构，对于精确测因此摸清查准地表附属物的补偿数量与结构，对于精确测算补偿费用，切实维护当地政府、农民与企业的利益，意算补偿费用，切实维护当地政府、农民与企业的利益，意义十分重大。通过采用传统的拆迁测量方式进行地表附属义十分重大。通过采用传统的拆迁测量方式进行地表附属物的面积及结构统计显然不能有效满足矿业集团这一特殊物的面积及结构统计显然不能有效满足矿业集团这一特殊需要。需要。49494.3 4.3 4.3 4.3 村庄压占拆迁快速测量与评估村庄压占拆迁快速测量与评估村庄压占拆迁快速测量与评估村庄压占拆迁快速测量与评估v利用无人机对矿区村庄压占拟拆迁房屋进行航空摄
33、利用无人机对矿区村庄压占拟拆迁房屋进行航空摄影测量，可以影测量，可以快速获取快速获取拆迁的全部建筑物的真实影拆迁的全部建筑物的真实影像信息，为制定拆迁补偿与评估、有效解决拆迁补像信息，为制定拆迁补偿与评估、有效解决拆迁补偿纠纷提供第一手的翔实资料。偿纠纷提供第一手的翔实资料。50504.4 4.4 4.4 4.4 矿区地质灾害监测矿区地质灾害监测矿区地质灾害监测矿区地质灾害监测v地下开采活动对地表建地下开采活动对地表建(构构)筑物、地形与地貌、耕筑物、地形与地貌、耕地与植被、景观等生态环境产生了巨大影响地与植被、景观等生态环境产生了巨大影响,带来带来诸如平地积水、道路裂缝、房屋倒塌、地表水系破
34、诸如平地积水、道路裂缝、房屋倒塌、地表水系破坏、耕地沙化、农田减产甚至绝产等一系列灾难性坏、耕地沙化、农田减产甚至绝产等一系列灾难性的后果。的后果。51514.4 4.4 4.4 4.4 矿区地质灾害监测矿区地质灾害监测矿区地质灾害监测矿区地质灾害监测v利用无人机低空遥感技术监测矿区地表沉陷扰动范利用无人机低空遥感技术监测矿区地表沉陷扰动范围、矸石山压占面积，对地表沉陷控制模式及生态围、矸石山压占面积，对地表沉陷控制模式及生态景观保护与重建具有重要意义。景观保护与重建具有重要意义。5252地裂缝与地面沉陷解译地裂缝与地面沉陷解译贵州省水城煤田大湾矿区潜在滑坡体贵州省水城煤田大湾矿区潜在滑坡体贵
35、州省水城煤田大湾矿区潜在滑坡体贵州省水城煤田大湾矿区潜在滑坡体53534.5 4.5 4.5 4.5 矿区灾害应急救援指挥中的应用矿区灾害应急救援指挥中的应用矿区灾害应急救援指挥中的应用矿区灾害应急救援指挥中的应用5454v无人机航空遥感系统具有实时性强、机动快速、影像无人机航空遥感系统具有实时性强、机动快速、影像分辨率高、经济快捷的特点，能够在高危地区作业分辨率高、经济快捷的特点，能够在高危地区作业,可可在矿区灾害应急救援指挥中发挥重要作用。在矿区灾害应急救援指挥中发挥重要作用。v无人机在灾害救助领域具有广泛应用前景。灾前预警无人机在灾害救助领域具有广泛应用前景。灾前预警期间可以在高风险地区
36、航拍获取灾前地面影像资料；期间可以在高风险地区航拍获取灾前地面影像资料；为灾中应急调查和快速评估期间为灾中应急调查和快速评估期间,可以获取百公里级受可以获取百公里级受灾区域影像资料灾区域影像资料,扩大灾害调查范围扩大灾害调查范围,提高灾害监测能提高灾害监测能力力;灾后恢复重建和损失评估期间灾后恢复重建和损失评估期间,通过航拍可进行灾通过航拍可进行灾后恢复重建选址、规划、进度调查和监测后恢复重建选址、规划、进度调查和监测,以及进行灾以及进行灾情总体评估和专项评估。情总体评估和专项评估。4.5 4.5 4.5 4.5 矿区灾害应急救援指挥中的应用矿区灾害应急救援指挥中的应用矿区灾害应急救援指挥中的
37、应用矿区灾害应急救援指挥中的应用v为更大程度地发挥无人机在矿区灾害应急监测中的作用，为更大程度地发挥无人机在矿区灾害应急监测中的作用，推进无人机灾害应急遥感监测、服务保障的发展推进无人机灾害应急遥感监测、服务保障的发展,建立建立并完善并完善“矿山灾害应急无人机监测系统矿山灾害应急无人机监测系统”,形成稳定的形成稳定的灾害监测无人机灾害监测无人机“数据采集数据采集-分析决策分析决策”良性发展模式良性发展模式,是开展灾害应急救助工作的重要手段之一。是开展灾害应急救助工作的重要手段之一。5555 4.6 4.6 4.6 4.6 发展方向与应用前景发展方向与应用前景发展方向与应用前景发展方向与应用前景
38、国产无人机目前存在的主要问题国产无人机目前存在的主要问题u有效载荷还比较小有效载荷还比较小u缺少与之配套的专用传感器缺少与之配套的专用传感器u主要使用数码相机，其他传感器较少主要使用数码相机，其他传感器较少u操控复杂，飞行控制系统有待进一步完善操控复杂，飞行控制系统有待进一步完善u尚未形成成熟的商用数据处理软件尚未形成成熟的商用数据处理软件u市场比较混乱且没有准入制度，熟练操控手严重不足市场比较混乱且没有准入制度，熟练操控手严重不足u缺乏统一的国家标准缺乏统一的国家标准 以及相应的管理机制以及相应的管理机制5656 4.6 4.6 4.6 4.6 发展方向与应用前景发展方向与应用前景发展方向与
39、应用前景发展方向与应用前景发展方向应用前发展方向应用前 硬件方面硬件方面u飞行平台：电池驱动及太阳能；载荷更大（几十公斤），飞行平台：电池驱动及太阳能；载荷更大（几十公斤），可搭载多种类型的传感器如多光谱、热红外、雷达等；可搭载多种类型的传感器如多光谱、热红外、雷达等；u飞控系统：智能化导航系统，操控简单易掌握。飞控系统：智能化导航系统，操控简单易掌握。软件方面软件方面u数据预处理：影像自动检查、噪声剔除等软件的研发；数据预处理：影像自动检查、噪声剔除等软件的研发；u数据后处理及应用软件：影像拼接、自动空三加密处理、数据后处理及应用软件：影像拼接、自动空三加密处理、DEM构构建、数字影像自动匹配以及应用等软件的开发。建、数字影像自动匹配以及应用等软件的开发。管理机制管理机制u制定飞行平台、传感器、控制系统、操控人员准入制度；制定飞行平台、传感器、控制系统、操控人员准入制度；u出台统一的国家产品标准和规范。出台统一的国家产品标准和规范。57575858谢谢！谢谢！