矿山无人机测绘

作为煤炭生产与非煤矿产开发的核心基础性环节，矿山测量的精度、效率与安全性直接决定了矿山开采的成本管控与生产安全，传统人工测量结合全站仪、RTK的作业模式，不仅面临作业人员进入边坡垮塌区、采掘工作面等危险区域的安全风险，单座百万立方米级露天矿山的方量测量往往需要5-7人作业10天以上，数据更新周期最长可达一个季度，难以匹配现代矿山动态开采的调度需求。进入2020年以来，随着低空无人机管控政策放开、激光雷达与摄影测量技术成本下探，矿山无人机测绘已经从试点应用进入规模化落地阶段，成为矿山智能化改造中渗透率提升最快的赛道之一。

2025年11月，山西朔州平朔露天矿区传来行业标志性进展：当地合作的第三方地质测量公司完成了全矿区所有采剥量的无人机航测验收工作，这是国内千万吨级露天煤矿首次全程采用无人机航测技术完成年度核心生产计量环节，标志着该技术正式成为我国大型露天矿山测量的主流方案。此次作业中，测量团队采用大型固定翼无人机搭载五拼倾斜摄影设备与RTK差分定位模块，提前通过云端系统规划覆盖全矿区120平方公里作业范围的航线，飞控系统按照预设参数实现定时定高自动飞行，单次航飞仅用120分钟就完成了传统人工测量需要15天才能覆盖的范围，全程作业人员仅在3公里外的安全管控点完成监控，无需进入北部边坡正在治理的危险区域，实现了完整的“人机分离”作业模式。本次验收最终成果显示，无人机航测获得的采剥量方量数据与传统人工抽检数据误差控制在1.2%以内，完全符合煤炭行业矿山采剥量验收的精度要求，最终成果交付周期从传统的21天压缩到3天，为平朔矿区本年度的生产调度与成本核算节省了超过180万元的测量成本与工期损耗。朔州市能源局在公示中明确指出，本次全矿区无人机航测验收的完成，标志着平朔矿山测量正式向智能化、数字化迈出关键一步，为山西全省大型露天煤矿的测量技术升级提供了可复制的样板。

事实上，业内对于无人机测绘在矿山场景的精度验证早已进入量产化实测阶段。2025年6月，《露天采矿技术》刊发了来自云南小龙潭矿务局有限责任公司技术团队聂斌仁、刘定帅等人的研究成果，团队针对露天煤矿方量验收的核心需求，完成了无人机激光雷达测量技术的实地精度对比验证。本次验证选取小龙潭矿务局下属露天矿的3个典型作业面，分别为正在作业的采掘工作面、已完成排弃的排土场边坡、正在沉降治理的闭坑矿区，同时采用无人机激光雷达扫描、传统全站仪RTK人工打点、机载LiDAR航空测量三种方式获得数据，对216个检测点位的平面精度、高程精度以及最终方量计算结果进行交叉比对。实测结果显示，无人机激光雷达测量获得的平面中误差为3.2厘米，高程中误差为4.7厘米，完全满足《矿山测量规范》对于露天矿方量验收±5厘米的精度要求，方量计算结果与传统人工测量结果的相对误差仅为0.87%，远低于行业允许的3%误差阈值。研究团队同时指出，同等作业范围下，无人机激光雷达测量的作业效率是传统人工测量的12倍以上，单平方公里作业成本从传统的1200元降低到280元，对于植被覆盖较多的南方露天矿山，无人机激光雷达能够穿透灌木与地表覆盖物获得真实的地形数据，这一优势是传统摄影测量难以比拟的。

从产业落地的进展来看，当前矿山无人机测绘的技术路线已经形成了倾斜摄影测量与激光雷达扫描两条成熟路径，分别匹配不同规模、不同类型的矿山需求，产业链分工也逐步清晰。上游领域，国内无人机厂商已经完成了针对矿山场景的专用机型开发，比如大疆测绘领域的精灵4RTK、M300 RTK系列已经成为中小矿山测量的标配机型，固定翼垂起无人机厂商比如飞马机器人推出的D2000斜测航测系统，覆盖100平方公里仅需要单次航飞，满足大型露天矿的作业需求；传感器层面，国产激光雷达模块的价格已经从2019年的30万元以上下降到当前的8-15万元，为整机成本下探提供了基础；中游则分为硬件集成厂商、第三方测量服务公司两类，其中不少企业已经推出了针对矿山场景的一体化解决方案，比如中测新图的露天无人机矿山测量系统，能够实现从航线规划、数据采集、点云处理到方量自动计算、三维模型生成的全流程自动化，所有往期测量数据都自动存储在云端服务器，能够随时调取不同时期的测量成果进行叠加对比，自动生成开采进度报表，当前该系统已经在内蒙古、山西超过120座露天煤矿完成部署；下游应用端，除了生产端的采剥量验收，矿山无人机测绘还延伸出储量动态监控、边坡形变监测、复垦验收、环保督查等多个应用场景，渗透率持续提升。根据中国测绘学会2025年发布的《矿山智能化测绘产业发展报告》，截至2024年底，国内露天矿山无人机测绘的渗透率已经达到42%，预计到2027年这一比例将提升至75%以上，市场规模将从2024年的37.2亿元增长到2027年的92.6亿元，年复合增长率超过35%。

安全性提升是矿山无人机测绘替代传统测量的核心驱动因素之一。我国露天矿山超过1.5万座，其中大部分露天矿山的采掘工作面、边坡区域都存在不同程度的垮塌、滑坡风险，传统测量作业要求测量人员携带设备进入现场打点，每年全国矿山测量事故中，超过15%的事故是测量人员误入危险区域导致的。无人机测绘实现的“人机分离”作业模式从根本上解决了这一问题，测量人员仅需要在安全区域设置航飞控制点，全程在远端操控无人机完成数据采集，即使是高危边坡区域也可以实现远距离航扫。平朔矿区本次作业中，针对去年发生过小型滑坡的北部边坡区域，传统测量需要3名测量人员携带设备徒步进入边坡下方打点，单次作业的风险评估就需要花费1天时间，而采用无人机航测仅用15分钟就完成了该区域的数据采集，全程无人员进入危险区，安全风险降为零。此外，对于井工矿山的塌陷区监测，无人机测绘能够快速完成大面积塌陷区的地形形变测量，相比传统人工监测效率提升10倍以上，能够为灾害应急处置争取宝贵时间。2024年8月，内蒙古某露天煤矿排土场发生缓慢滑坡前兆，矿山调度部门调用搭载机载激光雷达的无人机在2小时内完成了1.2平方公里滑坡区域的三维建模，通过与半年前的测量数据比对，精准计算出滑动体的方量与形变速度，为紧急撤离与灾害处置提供了精准的数据支撑，避免了人员伤亡。

精度与效率优势已经推动该技术在方量计量这一核心刚性需求场景完成了替代验证。露天矿山的采剥量验收直接关系到开采成本核算、工程款结算，对计量精度的要求极高，以往行业内普遍存在“测不准、算不快”的痛点。云南小龙潭矿务局的精度验证数据显示，无人机激光雷达对于复杂地形的适应性已经超过传统测量，尤其是对于采掘工作面这种地形起伏大、车辆人员活动频繁的区域，无人机能够在1小时内完成点云数据采集，自动去除作业设备、车辆的点云噪声，获得纯净的地形数据，而传统测量只能通过稀疏打点估算方量，反而容易出现更大的误差。小龙潭矿的研究还显示，对于植被覆盖的排土场，激光雷达能够穿透植被获得真实的地表高程，这是传统摄影测量无法做到的，而倾斜摄影测量在精度要求不高、植被覆盖少的北方大型矿山，成本更低效率更高，两种技术路线的互补已经能够满足几乎所有矿山测量需求。当前国内主流的无人机测绘系统已经实现了动态航飞规划功能，能够根据矿山的实时作业环境生成动态飞行模型，在任意场所都可以联网更新航线，即使是临时增加的局部测量需求，也能够在30分钟内完成航飞准备，获得的数据能够快速导入矿山的数字化管理平台，实现测量数据的实时应用。

当然，当前矿山无人机测绘产业的发展仍然面临不少痛点亟待解决。首先是合规性问题，大部分矿山都处于民航局划定的限飞区域，申请临时飞行空域仍然存在流程繁琐、审批周期长的问题，部分中小矿山存在未获批违规飞行的风险，2024年全国共查处无人机违规飞行案件中，矿山作业无人机占比达到18%，成为违规飞行的高发领域。其次是数据处理的专业性门槛仍然较高，不少中小矿山自身没有专业的测绘团队，第三方服务的响应速度仍然难以满足需求，部分小型矿山的测量成本仍然高于传统测量，影响了技术推广。此外，不同厂商的数据格式不统一，部分无人机测绘获得的数据无法直接对接现有的矿山智能化管理平台，需要进行二次格式转换，增加了使用成本。针对这些问题，2025年以来多个省份已经开始试点“矿山常态化飞行空域”审批，对符合安全要求的矿山划出固定的低空作业空域，简化飞行报备流程，山西、内蒙古已经完成了首批127座大型矿山的常态化空域审批，矿山随时可以开展无人机测绘作业，大幅降低了合规成本。产业链企业也在推进标准化建设，中国矿业大学联合国内12家主流无人机厂商、矿山企业共同制定了《露天矿山无人机测量数据格式标准》，预计2026年上半年正式发布，将解决数据对接的痛点问题。

从长期发展来看，矿山无人机测绘正在从单一的测量工具向矿山数字化的核心数据入口升级，随着低空经济政策的持续落地，无人机测绘将与矿山自动驾驶、智能调度、边坡监测预警系统深度融合，成为矿山数字孪生底座的核心数据来源。当前已经有企业开始试验基于定期无人机航测数据，自动更新矿山数字孪生模型，实时掌握开采进度，自动调整开采方案，进一步提升矿山的生产效率。比如准能集团黑岱沟露天煤矿2024年搭建的数字孪生系统，就采用每月一次的无人机航测数据更新地形模型，将开采调度的精度从米级提升到厘米级，每年带来超过2000万元的生产效益提升。未来随着无人机自主飞行技术、电池技术的进一步升级，无人机测绘有望实现矿山的常态化自动飞行监测，数据实时更新到矿山管理平台，真正实现矿山开采全周期的动态数字化管理。从平朔全矿区验收完成到小龙潭的精度验证，中国矿山无人机测绘的产业化已经迈出了关键的一步，随着渗透率的持续提升，这一技术将成为推动我国矿山智能化转型的核心支撑力量，也为全球矿山测量技术升级提供中国实践样本。全文约3850字。