无人机遥感测绘在矿产资源勘查中的应用研究

丁 婷

作为我国资源重要组成部分的金属矿产资源，为我国生产行业健康发展起到了能源支撑作用，高效合理的采集利用金属矿产能够更好的发挥资源价值，避免出现资源浪费。不过现阶段金属矿产资源开采工作在找矿技术限制影响下，并未取得理想的矿产资源开发结果，改善这一现状的最好方式就是改革创新相关技术。应用于矿产勘查中地质找矿技术需要进一步创新来提升应用效果，提升金属矿产资源开发水平。

1 无人机遥感技术概述

1.1 技术内涵

无人机遥感技术是一种比较先进的探测技术，主要应用电磁波原理实施金属矿产勘查，如图1所示。在地质勘探过程中，传感器可以获得远地目标的辐射反射电磁波、红外线以及可见光等，采集分析和处理相关信息，最终形成影像，识别目标物体及周围景物。在现代遥感技术中，主要涉及到了对信息的获取、传输、存储和处理等。遥感系统则是能够完成上述功能的整套系统，获取信息的遥感器时期核心部分。相比于传统技术，遥感技术的主要优势就在于整体性和直观性更强。在矿山地质勘查作业当中，应用遥感技术能够为矿产开采工作提供更多充足的信息资源，提高了矿产资源开采效率，同时利用遥感技术可以确定矿山地质条件，减少地面环境因素的影响和限制。与许多传统的检测技术相比，遥感技术能够探测的范围实现了很大的增加，能够确保地质勘查工作的顺利完成。

1.2 无人机遥感技术应用矿产资源勘查的必要性

1.2.1 技术优势强

我国的许多矿山都位于山区，各个矿产的经济发展，对于不同矿层来说，都是非常重要的产业。然而过去的矿产资源开发还存在许多局限性和不足，例如资源开发过多或无法获取合理利益，造成矿产框架受到破坏，同时威胁了周围的生态环境。有研究显示，在一些小型矿山开采中，采用传统开采方法，造成的生态破坏或塌陷等事故问题，占比达到了30%左右。而运用遥感技术能够从多个方面对传统矿山开采的不足之处加以解决，在具体操作中不会受到较大的条件限制，同时遥感技术能够利用远程操控的方式，进行矿山地质调查和预测，能够提前分析和讨论采矿过程中可能遇到的问题，提前做好应对措施，减少损失及不良影响。

1.2.2 安全系数高

遥感技术与传统技术相比，具有更高的安全性。近年来，由于技术水平的限制，很多小型矿山开采当中，都会出现比较严重的安全问题，甚至造成了财产损失和人员伤亡。发生这些情况主要是由于传统技术水平不够稳定和安全，难以在有利的条件下合理估测地质条件及周围环境。而遥感技术可以通过非人工的方式进行地质勘查，保证了较高的安全系数，同时能够准确了解周围环境，有目标的指定开采工作，能够更好的保护生态环境。遥感技术能够提高人员作业过程中的安全性，对矿山开采中可能出现的事故提前发现，做好积极防范，减少安全事故的发生。

2 金属矿产资源勘查分析

2.1 勘查现状

尽管我国矿产资源非常丰富，不过由于资源本身不具有再生性，自然形成时间十分漫长，正式开采前需要做好相应的勘查工作才能为后续环节奠定可靠基础，提升矿产资源价值的发挥程度。就现阶段情况来说，仍有一些问题存在于我国矿产资源勘查中，最为突出的问题就是一些矿产企业资源浪费，原因之一就是部分企业对贫矿作出了故意损坏行为，这一问题得不到有效改善势必会制约我国矿产资源利用与发展。此外，随着社会发展对矿产资源需求量的提升，人们必须致力于强化资源开发技术，面对矿产资源供不应求的情况时，只有通过引进其他国家矿产资源来解决资源短缺问题，不过这种获取资源的方式长此以往就会影响着我国能源经济的健康发展，所以还要高度重视资源供需平衡关系的保持，杜绝不平衡的供需关系影响到矿产资源发展，全方位优化矿产行业经营，通过创新资源开发技术带动社会经济发展。

2.2 勘查原则

2.2.1 统筹规划、合理安排

正是因为我国的金属资源分布不均匀、开采难度大，所以地质勘查单位要提前做好规划和安排，详细如下：第一，工作人员要树立全局观念，用可持续发展的眼光看待勘查工作，不能盲目的在意短期效益，忽略了矿产资源的长期价值，更不能忽略当地的地理环境而毫无计划的勘查矿产；第二，单位要做好组织建设工作，合理安排勘查人员，组建一支专业能力强、具备技术实力的勘查队伍，为金属资源的勘查提供人才支持，合理选择先进、科学的勘查技术，遵循适度勘查原则，针对性的制定勘查方案，以免技术应用不合理而给矿区造成环境破坏，浪费矿产资源。

2.2.2 遵循规律、合理布局

金属资源的分布以及矿区的所在地均具有客观性，勘查工作应遵循客观性从整体上把握，寻找和总结客观规律，避免盲目开采造成资金浪费。为了更好的顺应环境，遵循客观规律，勘查人员应提前做好矿区所在地的调查工作，全面了解水文、气候特点以及地形地貌、交通布局、工业发展现状等，提高矿产资源勘查的科学性，避免盲目开采严重破坏生态平衡，造成不必要的资源浪费。

2.2.3 分清主次、有序勘查

金属资源的勘查流程比较复杂，涵盖了各方面的要素，为了充分落实综合、复杂的勘查任务，应该清晰的梳理和规划勘查流程。在组成勘查工作的各个要素中，技术十分关键，勘查单位的技术水平、综合实力很大程度上决定了矿产资源的开发效率以及勘查的精准度，所以勘查单位应该重视应用信息化技术，构建网络信息平台，通过大数据以及信息化等手段，准确迅速的获取矿产资源的分布信息，全面掌握勘查资料。可以将勘查流程划分为几个阶段，即前期、中期和后期。每个阶段的工作重点不同，勘查单位应该妥善安排、合理设计，保证全面落实各阶段的相关工作，获得完整的勘查信息，为之后的矿产开发提供依据。

2.3 勘查流程

第一，预查。前期的预查工作主要是为了获得详细的金属矿产资源的分布特点、矿石成分等信息，这一阶段勘查人员应该根据事先明确的矿区位置，综合考虑矿区周围的地理环境来研究现有资料。通过野外探测、工作验证等方式确定具体的矿产资源普查区域，并预估该区域之后的开发效益，充分做好勘查前期的准备工作；第二，普查，指勘查人员深入、全面的分析具有开发价值的矿区，明确矿产资源分布区域的大概范围，以便更好的定位、搜寻矿产资源，形成详细、真实、可行的普查报告，然后呈报给上级部门，上级部门在分析普查报告的基础上制定矿区开采方案，以指导后续工作；第三，勘探。科学的规划有色金属的开发方案，这是勘查工作顺利开展的前提。勘探矿产资源主要是指具体、细致的分析矿区信息，并对后期开采中可能遇到的安全隐患、风险因素进行预测，并制定应急预案，而且要形成指导矿区开采的书面文件。

3 无人机遥感测绘在金属矿产资源勘查中的应用

3.1 技术要点

3.1.1 结合GPS感应系统

为了保证无人机遥感测绘在金属矿产资源勘查中发挥更为理想的作用效果，可以结合GPS感应系统实施作业，确保能够实现信息采集任务高效、精确的完成。具有全球定位功能的GPS系统可通过卫星完成无线电导航定位，实时的将三维坐标信息数据提供给勘察工作人员，使用该项技术的工作人员在信息收集分析方面获得莫大的支持，相比以往做到了更高的工作效率。为了在实际应用中体现该系统价值，需要相关人员围绕GPS系统构建融合了多个功能板块的系统性体系，包括信号检测、信号接收和信号转化等，为顺利开展找矿工作提供便利条件。这一体系的运行关键在于岩石矿物自身的物理结构和化学成分具有稳定性特点，所以在相对稳定的光谱吸收情况下，矿物质之间会出现差异化的吸收表现，由此来判定不同矿物质的辐射能力，此时的工作人员可以利用波普设备，将目标区域中的样本岩石作为研究对象开始光谱曲线测定，随后提取存储于资源库中的光谱数据与测量结果进行对比，逐一分析和判断目标区域中的矿物质量，从而为后续金属矿产开采提供参考信息。

3.1.2 三场异常约束技术的融合

这里的“三场”具体指的是地、物、化三场，在地壳运动过程中产生的金属矿四周拥有相当复杂的地质条件。我国现有的金属矿勘察工作都局限于浅层，在资源慢慢匮乏的进程中，必须持续的往更深层地质进行金属矿挖掘，但深度的限制导致开采难度很大，所以必须创新改革已有的找矿技术。在老矿山覆盖区或者深部地区就可以将三场异常约束技术应用到定位预测中，要想实现最大化的资源利用，就要在金属矿开采环节中整体且细致的分析矿产资源组成与分布，从物理和化学两个层面对矿产资源特征进行分析，了解与其相关的地质条件和环境信息，进一步明确地质构造和最终成矿之间的联系，基于这种密切的联系来定位金属矿的所在。与此同时，就已有的数据信息可以利用起来做一个地层基础模型，实现传统二维到三维立体模型的转化，从侧面提升数据勘察结果的准确性并赋予其直观性特征，帮助后期分析矿产分布。值得注意的是要在找矿之前拟定完整的勘测计划，每项技术的应用方式和流程都要做到绝对明确，因此保证技术应用效果。

3.2 应用要点

3.2.1 资源查找

在金属矿产的勘查中，遥感技术的应用非常广泛，这是一种将遥感与数字虚拟技术相互结合的新技术，能够为高效方便的查找深部矿产资源提供方便。遥感技术能够从飞机、卫星等飞行器上收集全球范围内的电磁辐射信息，并对地球环境、资源分布情况做出判断，这也是现阶段智能化水平最高的一种金属矿产勘查方法，通过远程传输技术，将电磁波信息输送至计算机端，形成地表和地下的清晰图像，帮助勘查人员获得直观、形象、生动的矿产信息。通过分析光谱图，还可以掌握具体的矿区构造特点。利用数字虚拟技术，能够立体化的处理光谱图，明确矿产资源的分布位置。而且遥感技术不仅可以详细的勘查矿区的地质情况，还能发现矿区的异常之处，比如某次利用遥感技术勘查，获得了一些异常特征值数据。运用遥感技术，能够及时发现矿区中位置地层因明显错动而产生的电磁波信息，分析出矿区断裂层的构造和发育特点，并获得异常特征值，这种勘查技术显著降低了金属资源的勘查难度，提高了勘查的精准度。

3.2.2 重点矿区补充勘查

在这些矿区的勘查中，遥感卫星是可以进行初步勘查的，但是由于遥感卫星的拍摄距离较远以及分辨率较低等因素，在进行实际的矿区拍摄中，其会存在拍摄的图片质量不佳的情况，严重影响到对矿区的实际分析与调查。另外，遥感卫星的拍摄是成周期性的，在针对矿区及矿产资源的勘查中，其困难会受到天气或者是植被遮挡的影响，在一定程度上会造成遥感卫星勘查结果不全面的情况发生。因此，在上述情况的基础上，在遥感卫星确定大致的矿区范围及矿区的基本情况后，接下来的工作就可以采用无人机遥感技术对该矿区内的具体情况进行勘查，针对遥感卫星无法清晰呈现的内容进行无人机遥感技术的补充勘查。该勘查技术的应用，其主要的原理是针对遥感卫星无法进行清晰拍摄的矿区内容及情况进行再次补充性的勘查。有关工作人员及单位，在结合遥感卫星捕捉的影像与无人机遥感拍摄的影像进行对比后，其能够实现对该矿区内资源及矿区分布情况的分析，将无人机遥感技术的应用，其是确保矿区内容勘查合理的关键。

3.2.3 辅助野外勘查

我国地大物博，很多矿区分布在荒无人烟的野外地区，这些原始性的野外地区在没经过开发的情况下，工作人员进行实地勘查的可能性很小，并且技术工作人员能够到实地勘查，其也会面临较多的危险。因此，在这样的情况下，就需要借助到无人机遥感勘查技术对这些原始性较强，工作人员难以深入的地区进行勘查。一般情况下，该勘查方式主要集中在对野外矿区及矿产资源的勘查中，特别是集中在尚未开发的地区中，所以在实际应用的过程中，对野外的勘查中，依靠无人机遥感技术其能够起到代替工作人员进行勘查目的，实现勘查的合理。

3.2.4 地质信息提取

矿山地质信息与灾害的发生有一定的关系，长期开采引起内部结构破坏是造成矿山灾害主要原因，或是地壳运动造成形态变化等，这些地质因素变化可能是长时间积累造成的，或是一次开采中过度所致。应用遥感技术获取相应的地质信息图像，了解地质构造及活动构造情况，明确矿区地貌情况及地质条件等，在此基础上合理调整开采方案，避免开采过程中发生塌陷等事故。在地质信息当中，需要对不同结构线性、位置等加以了解，更好地应用遥感技术分析矿山地质条件，并通过遥感技术获取充足的矿山地质信息，保证矿山开采合理性。

3.2.5 地质勘查中对断裂的分析

在矿山地质勘查中，经常会遇到断裂的情况，其主要是由于长时间开采造成的。应用遥感技术能够分析断裂发生原因，照片拍摄后采用三维成像进行分析，不同的结构用不同的颜色表示。遥感技术测量地貌结构，也能分析具体差异，根据颜色的不同，用线条和构造来划分每个位置的地貌结构。例如，利用遥感技术可以清楚地显示有渠道或溪流的地区。通过遥感技术获取充足的信息后，仔细分析断裂的情况，结合周边环境确定发生原因，相应调整开采方案。

3.2.6 监测资源损害

应用遥感技术的监测因子，能够分析矿产资源损害的情况。不过监测因子涉及到十分广泛的范围，例如矿产及周边自然植被等。遥感技术能够使监测范围扩大，同时使监测精度提升。操作空间分辨率能够进一步强化，受灾资源的空间分布图清晰显示，同时对地面沉降等问题进行监测。此外，利用遥感技术能够对整个矿山地势地貌特点进行清晰的观察，在操作上完善功能数据图像及相关信息，降低了工作难度，实现了对资源损害有效监测。

4 结语

综上所述，无人机遥感技术在我国对金属矿产资源需求逐步上升的过程中有必要探索升级、改革和创新要点，以更高效、更精准、更便捷的方式定位矿产资源分布位置和具体构造，为矿产开采奠定坚实的基础，提升金属矿产开采量，在推动矿产资源勘察开发效率的同时，确保满足社会发展对矿产资源的需求。