宁夏回族自治区地质矿产勘查院 银川 750021
摘要：基于无人机具有自动化、智能化、专业化快速获取所需数据信息等特点，本文通过阐述无人机航摄技术在宁夏石嘴山红果子沟煤矿矿山地质环境恢复治理中的作业步骤、特点、关键技术和结合地质勘查方法手段取得的成果，为今后无人机航摄技术在大型矿山地质环境恢复治理领域中提供可行的技术依据。
关键词：无人机；航摄技术；应用；地质勘查；方法手段；地质环境治理；正射影像图
1．前言
宁夏石嘴山红果子沟煤矿位于贺兰山国家级自然保护区内，该矿山经多年的露天开采，对自然保护区内地形地貌、土地资源、生态环境造成了严重破坏。
2016年7-8月，中央第八环境保护督察组对宁夏开展了环境保护督察工作，督察发现贺兰山国家级自然保护区生态环境破坏问题突出，矿山弃土弃渣随意堆放，矿坑没有回填，未对渣堆矿坑等实施生态恢复，地表植被破坏严重。按照自治区政府制定的《贯彻落实中央第八环境保护督查组反馈意见整改方案》，2017年自治区将该矿山列为关闭退出煤矿，限期于2017年3月闭坑，于2017年年底完成矿区综合治理工作。宁夏回族自治区地质矿产勘查院受自治区政府委托，依据相关法律法规和技术规范编制该矿山地质环境恢复治理方案并实施矿山综合治理工作。
2.矿区概况
红果子沟煤矿地处宁夏银川市北部，属中温带半干旱大陆性季风气候。海拔标高1600～1800m，年平均气温10℃，年平均降雨量为200mm.，年蒸发量高达2000mm。
矿区位于贺兰山北段中山区，地势陡峻、冲沟发育，基岩裸露，植被稀少，地貌类型复杂多样。
矿区呈不规则长条状近南北向展布，长约4km，宽200-350m，面积1.2331km2。
矿山始建于1998年，采矿权人：宁夏矿业开发公司；生产规模：15万吨/年；开采方式：边探边采的露天开采；准采标高1840-1350m，批准开采六、十、十一、十三煤层，采矿许可证有效期至2017年8月20日。
矿山开采工艺：采用沿煤层顶板走向揭露，向煤层底板横向推进，用潜钻穿孔爆破、手持式风钻辅助作业。利用挖掘机进行采装、装载机辅助作业、自卸汽车运输的工作流程。
矿山于2015年10月停产，2017年3月闭坑。矿山露天开采侵占贺兰山自然保护区面积1.2331km2，总治理面积为4.36km2.
本次工作方法手段选择
根据矿区地貌类型复杂多样及治理时间紧等特点，项目实施中采用无人机航摄技术与地面实地地质勘查相结合的方法手段进行。
4.无人机航摄作业步骤
4.1无人机选择
选择低空、低速、弹射起飞预编程自主控制的iFly U3无人机
4.2无人机航摄主要参数
坐标系统采用1980西安坐标系，1985国家高程基准,比例尺1:5000，航摄正射影像图面积10km2。主要参数见表1
4.3无人机航空摄影
利用携带的数码相机、数字彩色航摄相机等设备快速获取矿区地表信息、超高分辨率数字影像和高精度定位数据，生成三维正射影像图，三维可视化数据。
4.4航摄影像处理
利用无人机遥感技术，结合像素工厂进行信息处理和分析。航片数据处理采用软件Pix4D，全自动DOM生产，获取正射影像图。
5.无人机航摄成果在红果子沟煤矿矿山地质环境恢复治理中的应用
图1 宁夏石嘴山红果子沟煤矿煤矿地质环境恢复治理工程部署图
采用专业遥感图像处理软件ErdasImagine对矿区正射影像进行拼接，经多次修改编辑，最终像对之间几何无缝接边，与矿区已有的地图资料相匹配。在获得非常清晰自然的真实地物信息资料基础上进行矿区地图更新以及通过地物分类来做专题图件。
利用正射影像图勾绘，初步获得矿区地质灾害个体的物理影像特征，如位置、规模、类型等，技术人员依据影像信息及高精度定位数据，对矿山治理区域地质资料进行全面详细分析、野外实地踏勘、验证和地质测量，对解译出的灾害点逐个、逐段详细排查，去伪存真，最终查明了治理区域遗留废渣堆9个（包括生活区废旧房屋、工业场地等），12个采坑，压占、破坏荒地3.2698km2，废渣堆堵塞红果子沟上游段长约650m，下游长约350m，不稳定斜坡14处。
依据影像信息结合地质测量手段，完成正射影像图最终勾绘和矿区已有的地图资料匹配，对矿区地质灾害个体进行评估，利用PostFlight Terra 3D 软件快速计算出矿区削坡、降坡、清理渣堆、采坑回填、沟道疏通等土石方量，编制矿区地质环境恢复治理方案和工程部署图件，见图1。
6.本次工作取得的成果
通过红果子沟煤矿矿山地质环境恢复治理工程的实施和综合治理，消除和减轻了红果子沟煤矿地质灾害的发生，使采矿活动影响的区域与周边地形地貌相协调，达到了预期目的。截止2017年11月30日，本项目完成的实物工作量见表2。
结语
本次工作在大型矿山地质环境恢复治理项目过程中首次利用无人机测量基础数据，具有设备投入省、测量精度高、使用灵活、能够快速生成矿区治理区域清晰的图像和各项数据等优点，不仅节省了时间，减少了野外勘查、测量的工作量，并能及时掌握项目施工的重点，达到了预期目的。
参考文献：
[1]谷国涛;吴良才;无人机遥感技术数据特点及其应用 [J].科技致富向导，2011.
[2]韩文权;任幼蓉;赵少华;无人机遥感在应对地质灾害中的主要应用[J].地理空间信息,2011年
论文作者:巩斌德
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：无人机论文; 矿区论文; 矿山论文; 地质论文; 射影论文; 煤矿论文; 宁夏论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;