露天掘り鉱山における総合的な汚染対策作業へのUAV航空測量技術の応用

プロジェクトの必要性

1. 管理区域は、責任者によって閉鎖された廃坑に属しています。管理区域の位置と性質は、国土資源部の「鉱山緑化」行動計画の通知の趣旨、および「3つの区域と2つの線」のカテゴリーにおける未解決の鉱山環境問題の是正課題に合致しています。

2. 対象地域は露天掘り鉱山であり、景観と土地資源に深刻な被害を与えている。岩石が地表に直接露出しており、激しく風化している。地表は土に浸食されている。春と秋の乾季には至る所で粉塵が舞い上がり、砂嵐や霞の発生源となっている。大気汚染が深刻化しており、早急な「鉱山緑化」対策が必要である。

3. 処理区域の起伏に富んだ地形は、渤海の真珠と呼ばれる有名な観光都市、秦皇島とは全く相容れない。地元住民は、この地域の「鉱山を緑化し」、生態環境を改善することを切実に望んでいる。

こうした状況を踏まえ、秦皇島市を文明都市としてさらに高め、これらの鉱山が地質環境に与える影響や環境・生態系への被害を特定し、地質災害の潜在的な危険性を排除し、調和のとれた自然景観を創造し、生態環境を改善することは、県の経済建設における喫緊の課題である。したがって、鉱山地質環境の修復と管理を早急に実施することは、必要不可欠であるだけでなく、政府が直面する非常に緊急な課題でもある。

本プロジェクトの実施により、鉱山の損傷した地質環境が修復され、潜在的な地質災害が効果的に抑制され、鉱滓や廃棄物が適切に積み上げられ活用され、鉱山地域の地形や景観が美化され、鉱山の生態環境が修復・改善された。これにより、粉塵の減少に貢献し、汚染の削減、大気質の改善、「三区二線」周辺の生態環境の改善、そして地域経済の持続可能な発展の促進に大きく貢献する。

要約すると、このプロジェクトは国の特別資金の支援を受けて、技術的にも経済的にも実現可能であり、期待される目的を達成できる。このプロジェクトは、社会、経済、環境面で大きな利益をもたらす。

「河北省自然資源庁による2020年度責任者の失地鉱山総合管理業務に関する通知」の要件に従い、「秦皇島市における2020年度責任者の失地鉱山総合管理業務概要表」と併せて、県自然資源計画局の30の鉱山鉱山で工学的処理が実施されています。処理前のプロジェクト区域の現状は以下のとおりです。

鉱山の現状を写した写真

測定作業内容

（１）プロジェクトに関連する地形、地層、岩相、地質構造などのデータを測定、収集、分析し、プロジェクト地域の物理的地理と地域地質環境条件を理解する。

（２）地形測量および地表調査により、採掘活動によって引き起こされる鉱山地質環境問題および危険を特定し、開発傾向を評価する。坑道切羽、スラグ堆積場、採掘坑、採掘階段およびプラットフォーム、スカム、孤立岩および残丘の分布位置および規模、ならびに地表植生、土地資源および景観への被害の程度を特定し、危険な岩体および不安定な斜面などの二次災害の可能性を特定し、それらの安定性を評価する。管理工学設計に必要な計画図、断面図およびその他の関連図面を作成する。

（３）事業区域内の水道・電気設備、工事道路、作業現場、事業用地面積などの建設状況を調査する

職務難易度分析

-建設期間の難易度分析

本プロジェクトは工期が短く、技術と施工品質に対する要求水準が高い。いかにしてプロジェクトの目標を最も妥当な期間内に達成するかが課題となる。工期を確実に守ることが、本プロジェクトの実施における最大の難関となるだろう。工期測定方法を改善し、人員をグループ分けして実施することが、工期を確実に守るための最善の方法である。

プロジェクト実施の難易度分析

プロジェクト対象地域はすべて長年放置されている廃鉱山です。ほとんどの地域は雑草が生い茂っています。鉱滓堆積場や坑道の現状は不明であり、建設工事中は安全上の危険が伴います。

上記の分析に基づくと、作業サイクルが短く、品質が信頼でき、安全性が高い作業方法を選択することが特に重要であり、これはプロジェクト全体のサイクルに直接影響を与える。

このプロジェクトの調査作業の主な内容は、地形や特徴の現状を測定し、最終的に設計部門に基礎データを提供する使用可能な地形図を作成することです。時間は限られており、作業は重大です。盗まれたプロジェクトの地形資料を迅速かつ安全に入手するにはどうすればよいでしょうか。土地測量および地図作成部門に問い合わせたところ、プロジェクトエリアのほとんどには現在関連データがなく、あるデータも古くて最新ではありません。直接教義を採用しても機能しません。従来の方法で全フィールドデータを収集するには、10平方キロメートルを超えるプロジェクトエリアで大量の人員と物的資源が必要であり、既存の特徴を失いやすく、プロジェクト実施担当者の安全リスクも高くなります。

比較検討の結果、唯一利用可能な方法はドローンによる航空写真測量である。便利で効率的、安全で品質も保証されている。

調査対象範囲を決定する

この測定範囲は、露天の鉱滓堆積場や採掘跡を含む、30か所の廃鉱山の現状を対象としています。各鉱山の分布は比較的分散しています。作業範囲は、所有者が既に保有している座標に基づいて、Foxtech Robot社のドローン管理システムにインポートされます。

現地調査

現地調査は主に、調査区域内の交通状況、観測状況を詳細に把握し、離着陸地点を決定し、地上の物体、高度、地形、植生などを観測することを目的としています。

ルート設計

予備調査エリアの状況に基づき、飛行方向、飛行高度などを含む航空路を計画・設計します。この測定の設計スケールは1:500で、設計ルートの進行方向の高頻度飛行率は80%、側面の高頻度飛行率は65%～70%、相対平均飛行高度は150メートルです。飛行の安全性を確保することを前提として、現状の航空写真測量で可能な限り最高の精度を実現します。

画像制御点の配置とテスト

ドローンを使用して航空写真を撮影する場合、画像制御点が必要になることがよくあります。画像制御点の精度と数は、航空測量データの後処理の精度に直接影響します。したがって、画像制御点の配置と選択は、標準化され、厳格かつ正確に行う必要があります。一般的に、必要に応じて、現場での画像制御点には油性スプレー塗料を選択できます。スプレー塗料の色は、測定エリアの状況に応じて具体的に選択する必要があります。色のコントラストが大きい色を選択するのが良いでしょう。画像制御点が完了したら、異なる角度から2～4枚の写真を撮影します。内部処理を容易にするために、参照オブジェクトを用意するのが最適です。

UAVによる現地航空調査

画像制御点の配置が完了した後、天候状況に応じて適時に現地航空測量作業を実施します。航空測量には、Foxtech Robotドローンの「インテリジェントフライト」モジュールを使用します。作業手順は、機体組み立て→基地局設置→離陸点検・調整→飛行監視→飛行完了後のデータダウンロード・点検です。作業手順は、規定に厳密に従って実施されます。

地形図の作成には、完全デジタル化された3次元マッピング機器とソフトウェアを使用して、地表の物体や地形のすべての要素に関するデータを収集します。外部でのマッピングと補足的な測量の後、社内では専門的なマッピングソフトウェアを使用してデータ編集などの作業を行い、1:500の地形図を作成します。最終結果は以下のとおりです。

このプロジェクトは、中国共産党第19回全国代表大会の精神を実現し、生態文明の建設を加速させ、省内の露天掘り鉱山からの汚染の総合的な抑制を引き続き推進し、断固たる姿勢で青空を守る戦いに勝利するために、省と市によって実施されています。時間は限られており、任務は重大です。調査、設計、建設のどの側面においても、誤りや遅延は一連の悪影響をもたらします。上層部から割り当てられた任務をいかに効率的に完了するかは、あらゆるレベルの政府にとって必ず答えなければならない問題です。

本プロジェクトの予備調査においてUAV（無人航空機）による航空測量技術を用いることで、以下のような利点が顕著に現れた。

1. 測定時間の短縮と高効率化。従来型の測量方法を採用した場合、プロジェクトサイト全体の測定にチームを投入して少なくとも3ヶ月を要します。今回ドローンによる空中測量技術を採用することで、投入する測量チームは1チームのみとなり、現地での空中測量と空中測量データの処理は合計15日間で完了します。これにより、時間とコストを大幅に節約でき、その後の設計・施工のための時間と余裕が生まれます。

2. 人員投資の削減と測定コストの大幅削減。このプロジェクトで従来の測定方法を用いると、必然的に多くの人員と物的資源が必要となり、コストが非常に高くなります。ドローンによる空中測量技術を用いることで、必要な測定チームと車両は1台のみとなり、残りの人員は社内での図面作成に積極的に投入できるため、人的、物的、財政的資源を大幅に節約できます。

3. 現在の測量・地図作成状況は包括的で、品質も保証されています。このプロジェクトで従来の測量方法を用いると、地形や視界状況などにより到達できない領域が必然的に発生し、不正確な測定結果につながります。ドローンによる航空測量技術を用いることで、鉱山全体の状況を一枚の画像に統合することができ、現状が一目で把握でき、見落としや不足している特徴を避けるために閲覧・編集が可能です。

4. 全てのテストに担当者が立ち会う必要がなくなり、安全性が大幅に向上します。このプロジェクトで従来の測定方法を用いる場合、担当者はどこへでも行って測定を行う必要があり、毎回その場に立ち会うことになります。測定エリアは長年放置された鉱山跡地であり、鉱山や坑道は不明なため、担当者が徒歩で移動する際に潜在的なリスクがあります。ドローンによる空中測量技術を用いることで、調査チームはプロジェクトエリア内でドローンが離着陸できる比較的平坦な場所を見つけるだけで済みます。ドローンが上昇・下降を繰り返すだけで現地調査が完了し、安全性が大幅に向上します。

5. 作成された画像は他の部署でも再利用できます。設計部は画像マップを通して鉱山の実際の状況を直接確認できるため、現場調査の人員と時間を大幅に節約できます。また、国土資源部などの政府機関も画像マップを通して鉱山の実際の状況を直接確認できるため、科学的な意思決定と判断のための基本的な保証が得られます。

要約すると、本プロジェクトの計測作業におけるUAV（無人航空機）による空中測量技術の活用は、時間とコストの節約、結果の質の確保、そして作業員の安全確保に貢献しました。これはプロジェクトの円滑な実施に大きく貢献し、当社および関係者にも利益をもたらしました。露天掘り鉱山における総合的な汚染対策や環境管理といった類似プロジェクトの実施経験は、貴重な参考資料となります。