Anwendung der UAV-Luftbildvermessungstechnologie zur umfassenden Bekämpfung der Umweltverschmutzung in Tagebauen

Notwendigkeit des Projekts

1. Das Kontrollgebiet gehört zu einem stillgelegten Bergwerk, das vom Verantwortlichen geschlossen wurde. Lage und Beschaffenheit des Kontrollgebiets entsprechen dem Geist der Bekanntmachung des Aktionsplans „Regreening Mines“ des Ministeriums für Land und Ressourcen sowie den Sanierungsmaßnahmen für bestehende Umweltprobleme im Bergbau, die der Kategorie „Drei Zonen und zwei Linien“ zugeordnet sind.

2. Das Sanierungsgebiet ist ein Tagebau, der erhebliche Schäden an Landschaft und Bodenressourcen verursacht hat. Das Gestein liegt direkt an der Oberfläche und ist stark verwittert. Die Oberfläche ist bis ins Erdreich verwittert. In den trockenen Jahreszeiten Frühling und Herbst wirbelt überall Staub auf, der Sandstürme und Dunst verursacht. Dies führt zu starker Luftverschmutzung und erfordert dringend Maßnahmen zur ökologischen Sanierung des Bergbaugebiets.

3. Die zerklüftete Topographie des Sanierungsgebiets steht in starkem Kontrast zum berühmten Touristenort Qinhuangdao, der Perle des Bohai-Meeres. Es ist zudem ein dringender Wunsch der lokalen Bevölkerung, das Gebiet zu renaturieren und die ökologische Umgebung zu verbessern.

Angesichts dessen ist es wichtig, das Image von Qinhuangdao als zivilisierte Stadt weiter zu stärken, die Auswirkungen der Minen auf die geologische Umwelt und die verursachten Umwelt- und Ökosystemschäden zu ermitteln, die drohenden Gefahren geologischer Katastrophen zu beseitigen, eine harmonische Naturlandschaft zu schaffen und die ökologische Umwelt zu verbessern. Dies ist eine dringende Notwendigkeit für die wirtschaftliche Entwicklung des Landkreises. Daher ist die Sanierung und das Management der geologischen Umwelt im Minengebiet von höchster Dringlichkeit. Es handelt sich dabei nicht nur um eine notwendige, sondern auch um eine äußerst dringliche Aufgabe der Regierung.

Durch die Umsetzung des Projekts wurde die geologische Schädigung des Bergwerks behoben, potenzielle geologische Gefahren wirksam eingedämmt, Schlacke und Abfallrückstände sachgemäß gelagert und verwertet, das Gelände und die Landschaft des Abbaugebietes verschönert und die ökologische Umgebung des Bergwerks wiederhergestellt und verbessert. Dies trägt zur Staubreduzierung bei und ist von großer Bedeutung für die Verringerung der Umweltverschmutzung, die Verbesserung der Luftqualität, die Aufwertung der ökologischen Umgebung entlang der drei Abbaugebiete und die Förderung der nachhaltigen Entwicklung der lokalen Wirtschaft.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dieses Projekt mit Unterstützung spezieller nationaler Fördermittel technisch und wirtschaftlich realisierbar ist und den angestrebten Zweck erreichen kann. Das Projekt birgt erhebliche soziale, wirtschaftliche und ökologische Vorteile.

Gemäß den Vorgaben der „Bekanntmachung des Ministeriums für natürliche Ressourcen der Provinz Hebei über die umfassenden Managementaufgaben für stillgelegte Bergwerksanlagen verantwortlicher Akteure im Jahr 2020“ und in Verbindung mit der „Übersichtstabelle der umfassenden Managementaufgaben für stillgelegte Bergwerksanlagen verantwortlicher Akteure in der Stadt Qinhuangdao im Jahr 2020“ werden 30 Bergwerksanlagen des Kreises Qinhuangdao vom Amt für natürliche Ressourcen und Planung saniert. Der aktuelle Zustand des Projektgebiets vor der Sanierung stellt sich wie folgt dar:

Fotos vom aktuellen Zustand der Mine

Messarbeitsinhalt

(1) Die Topographie, Stratigraphie, Lithologie, geologische Struktur und andere mit dem Projekt zusammenhängende Daten messen, sammeln und analysieren sowie die physische Geographie und die regionalen geologischen Umweltbedingungen des Projektgebiets verstehen;

(2) Ermittlung der durch Bergbauaktivitäten verursachten geologischen Umweltprobleme und -gefahren durch topografische und Geländeerkundungen sowie Bewertung der Entwicklungstendenzen; Identifizierung von Tunnelorten, Schlackenhalden, Tagebauen, Abbaustufen und -plattformen, Abraumhalden, Verteilung, Lage und Ausmaß von Einzelfelsen und Restbergen sowie des Ausmaßes der Schädigung von Oberflächenvegetation, Bodenressourcen und Landschaften; Ermittlung möglicher Sekundärkatastrophen wie gefährlicher Felsmassen und instabiler Hänge und Bewertung ihrer Stabilität; Erstellung von Lageplänen, Schnitten und anderen zugehörigen Zeichnungen, die für die technische Planung erforderlich sind;

(3) Die Baubedingungen, wie z. B. Wasser- und Stromversorgung, Baustraßen, Baustellen und die Projektfläche, sind im Projektgebiet zu untersuchen.

Analyse des Schwierigkeitsgrades einer Aufgabe

-Analyse der Schwierigkeiten in der Bauphase

Dieses Projekt zeichnet sich durch einen engen Bauzeitraum und hohe Anforderungen an Technologie und Ausführungsqualität aus. Wie lässt sich sicherstellen, dass die Projektziele innerhalb kürzester Zeit erreicht werden? Die Einhaltung des Bauzeitraums stellt die größte Herausforderung bei der Projektdurchführung dar. Die Optimierung der Mess- und Bauverfahren sowie die Gruppierung des Personals für deren Umsetzung sind die besten Wege, um die Baufristen zu gewährleisten.

Analyse der Schwierigkeiten bei der Projektdurchführung

Bei den Projektgebieten handelt es sich ausschließlich um stillgelegte Bergwerke, die seit vielen Jahren verlassen sind. Die meisten Flächen sind stark verwildert. Der aktuelle Zustand der Absetzbecken und Bergwerksstollen ist unbekannt, und während der Bauarbeiten bestehen Sicherheitsrisiken.

Ausgehend von der obigen Analyse ist es besonders wichtig, eine Arbeitsmethode mit kurzem Arbeitszyklus, zuverlässiger Qualität und hoher Sicherheit zu wählen, da dies den Gesamtzyklus des Projekts direkt beeinflusst.

Hauptaufgabe der Vermessungsarbeiten dieses Projekts ist die Erfassung des aktuellen Zustands des Geländes und seiner Merkmale, um letztendlich nutzbare topografische Karten als Grundlage für die Planungsabteilung bereitzustellen. Die Zeit drängt und die Aufgabe ist umfangreich. Wie lässt sich schnell und sicher an gestohlenes Geländematerial für das Projekt gelangen? Anfragen bei den Katasterämtern und Vermessungsämtern ergaben, dass für die meisten Projektgebiete derzeit keine relevanten Daten vorliegen oder die vorhandenen Daten veraltet sind. Eine direkte Anwendung der Theorie ist nicht zielführend. Die flächendeckende Datenerfassung mit herkömmlichen Methoden erfordert in einem Projektgebiet von über zehn Quadratkilometern einen hohen Personal- und Materialaufwand, birgt die Gefahr des Verlusts bestehender Merkmale und stellt ein hohes Sicherheitsrisiko für das Projektpersonal dar.

Nach vergleichender und umfassender Abwägung ist die Luftbildfotogrammetrie mit Drohnen die einzig praktikable Methode. Komfortabel, effizient, sicher und mit garantierter Qualität.

Den Umfang des Untersuchungsbereichs bestimmen

Die Messung umfasst den aktuellen Zustand von 30 stillgelegten Bergwerken, einschließlich offener Abraumhalden und Tagebaue. Die Bergwerke sind relativ weit verstreut. Der Arbeitsbereich wird anhand der vorhandenen Koordinaten des Betreibers in das Drohnensteuerungssystem Foxtech Robot importiert.

Felduntersuchung vor Ort

Die Felduntersuchung vor Ort dient hauptsächlich dazu, die Verkehrsverhältnisse im Untersuchungsgebiet, die Beobachtungsbedingungen im Untersuchungsgebiet im Detail zu verstehen, die Start- und Landeplätze zu bestimmen, Bodenobjekte, Höhe, Gelände, Vegetation usw. zu beobachten.

Routenplanung

Auf Grundlage der vorläufigen Gebietsvermessung werden Flugrouten geplant und ausgelegt, einschließlich Flugrichtung, Flughöhe usw. Der Maßstab dieser Messung beträgt 1:500, die geplante Dichte der Flugrouten liegt bei 80 % in der Richtung, bei 65–70 % seitlich und die relative mittlere Flughöhe bei 150 Metern. Unter Gewährleistung der Flugsicherheit wird eine möglichst genaue luftbildphotogrammetrische Erfassung der aktuellen Situation angestrebt.

Bildkontrollpunkt-Layout und -Test

Bei der Verwendung von Drohnen für Luftbildaufnahmen sind häufig Bildkontrollpunkte erforderlich. Die Genauigkeit und Anzahl der Bildkontrollpunkte beeinflussen direkt die Genauigkeit der Nachbearbeitung der Luftbilddaten. Daher sollten Anordnung und Auswahl der Bildkontrollpunkte standardisiert, streng und präzise erfolgen. Im Allgemeinen kann für die Bildkontrollpunkte im Gelände je nach Bedarf ölbasierte Sprühfarbe verwendet werden. Die Farbe der Sprühfarbe sollte speziell auf die Gegebenheiten des Messbereichs abgestimmt sein. Es empfiehlt sich, eine Farbe mit hohem Kontrast zu wählen. Nach dem Setzen der Bildkontrollpunkte sollten 2–4 Fotos aus verschiedenen Winkeln aufgenommen werden. Ein Referenzobjekt erleichtert die interne Weiterverarbeitung.

UAV-Feldluftbilderkundung

Nach Abschluss der Festlegung der Bildkontrollpunkte werden die Feldluftbildaufnahmen wetterabhängig zeitnah durchgeführt. Die Luftbildaufnahme erfolgt mithilfe des „Intelligent Flight“-Moduls des Foxtech-Roboter-Drohnensteuerungssystems. Der Ablauf umfasst: Montage der Drohne – Aufbau der Basisstation – Startinspektion und -einstellung – Flugüberwachung – Daten-Download und -Prüfung nach Abschluss des Fluges. Der gesamte Ablauf wird unter strikter Einhaltung der Vorschriften durchgeführt.

Die topografische Kartenerstellung nutzt volldigitale 3D-Kartierungstechnik und -software zur Datenerfassung aller Oberflächenmerkmale und Geländeformen. Nach externen Kartierungsarbeiten und ergänzenden Vermessungen verwendet das interne Team professionelle Kartierungssoftware zur Datenbearbeitung und für weitere Arbeiten, um eine topografische Karte im Maßstab 1:500 zu erstellen. Die Endergebnisse sind wie folgt:

Dieses Projekt wird von der Provinz und der Stadt umgesetzt, um den Geist des 19. Nationalkongresses der Kommunistischen Partei Chinas zu verwirklichen, den Aufbau einer ökologischen Zivilisation zu beschleunigen, die umfassende Bekämpfung der Umweltverschmutzung durch Tagebaue in der Provinz weiter voranzutreiben und den Kampf für einen sauberen Himmel entschlossen zu gewinnen. Die Zeit drängt, und die Aufgabe ist umfangreich. Fehler oder Verzögerungen in den Bereichen Vermessung, Planung und Bau werden weitreichende negative Folgen haben. Wie die von den Vorgesetzten übertragenen Aufgaben effizient bewältigt werden können, ist eine zentrale Frage für die Regierungen auf allen Ebenen.

Durch den Einsatz der UAV-Luftbildvermessungstechnologie in der Voruntersuchung dieses Projekts zeigten sich die Vorteile insbesondere wie folgt:

1. Kurze Messzeit und hohe Effizienz. Würde dieses Projekt mit herkömmlichen Vermessungsmethoden durchgeführt, würde die Vermessung des gesamten Projektgeländes durch ein Team mindestens drei Monate in Anspruch nehmen. Dank der Drohnenvermessung genügt diesmal ein einziges Vermessungsteam, und die Vermessung vor Ort sowie die Datenverarbeitung dauern insgesamt nur 15 Tage. Dies spart erheblich Zeit und Kosten und schafft Raum für die anschließende Planung und den Bau.

2. Geringerer Personalaufwand und deutlich reduzierte Messkosten. Bei Anwendung traditioneller Messmethoden ist ein hoher Personal- und Materialaufwand und damit verbundene hohe Kosten unumgänglich. Durch den Einsatz von Drohnen-Luftbildvermessungstechnologie genügen ein einziges Messteam und ein Fluggerät. Die verbleibenden Mitarbeiter können sich auf die interne Zeichnungsbearbeitung konzentrieren, was erhebliche Einsparungen an Personal-, Material- und Finanzressourcen ermöglicht.

3. Die aktuelle Vermessungs- und Kartierungssituation ist umfassend und die Qualität gewährleistet. Bei Anwendung traditioneller Vermessungsmethoden wären aufgrund natürlicher Gegebenheiten, Sichtverhältnisse etc. zwangsläufig Bereiche unzugänglich, was zu ungenauen Messungen führen würde. Durch den Einsatz von Drohnen-Luftbildvermessungstechnologie lässt sich das gesamte Minengelände in einem einzigen Bild erfassen. Die aktuelle Situation ist auf einen Blick ersichtlich und kann durchsucht und bearbeitet werden, um fehlende oder übersehene Details zu vermeiden.

4. Personal muss nicht mehr bei jeder Messung anwesend sein, wodurch die Sicherheit deutlich erhöht wird. Bei herkömmlichen Messmethoden müsste das Personal überall vor Ort sein, um Messungen durchführen zu können. Das Messgebiet besteht aus seit Jahren stillgelegten und unübersichtlichen Bergwerken, was potenzielle Risiken für das Personal birgt. Mit Drohnen-Vermessungstechnologie muss das Vermessungsteam lediglich eine relativ ebene Fläche im Projektgebiet finden, auf der die Drohnen starten und landen können. Sobald die Drohne gestartet und gelandet ist, ist die Feldvermessung abgeschlossen, und die Sicherheit wird erheblich verbessert.

5. Die erstellten Bilder können von anderen Abteilungen wiederverwendet werden. Die Planungsabteilung kann den tatsächlichen Zustand der Mine anhand der Bildkarte direkt überprüfen, wodurch Personal- und Zeitaufwand für Vor-Ort-Besichtigungen erheblich reduziert werden. Auch Regierungsbehörden wie die Liegenschafts- und Ressourcenbehörde können den tatsächlichen Zustand der Mine anhand der Bildkarte direkt überprüfen und so eine Grundlage für fundierte Entscheidungen und Beurteilungen schaffen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von UAV-Luftbildvermessungstechnologie bei den Messarbeiten dieses Projekts Zeit und Kosten gespart, die Ergebnisqualität sichergestellt und die Sicherheit des Personals gewährleistet hat. Er hat positiv zum reibungslosen Projektablauf beigetragen und dem Unternehmen sowie den beteiligten Parteien Vorteile gebracht. Die Erfahrung des Unternehmens bei der Durchführung ähnlicher Projekte, wie beispielsweise der umfassenden Schadstoffbekämpfung in Tagebauen und des Umweltmanagements, bietet wertvolle Referenzwerte.