各类矿产物资是当今社会在发展中不可缺少的一种基本成分，由于矿业的开发强度高和规模大，以及在开矿过程不注意维护矿区的环境，目前矿区的生态维护承受着十分庞大的压力。开发矿产资源导致的一系列环境问题现在已经成为普遍存在的一个世界性难题。矿区修复是指在矿区开采期间由于挖采、堆积和污染等原因引起的矿区地表损毁，将其综合治理，重构生态系统，还包括重构经济系统和社会系统。无人机航拍获取影像数据的时间灵活，保证成像时相和质量，很好地实现矿区修复分类，并为后续获取三维激光点云数据提供了重要依据，将二维拓展到三维；三维激光扫描技术是继GPS技术又一次技术革命，在扫描获取点云数据时，尤其是在较差的环境中，比如光线昏暗的井下和可能发生矿山地质灾害的地方，其快速性、全天候、非接触性、高密度、高精度等优点相比于传统测量方式具有极其明显的作业优势。

近年来，矿区的监测生态修复成为国内外学者研究的热点。早在1974 年，英国就有人用某火山的影像数据中的热红外波段来监测煤火。遥感影像信息可直观、形象综合表达土壤、植被和水体等环境信息^[1-2]。而基于UAV 航拍技术来得到地面影像数据是一新兴的手段，主要有飞行时数长、数据同步传送、能进入危险区、消耗资源少以及飞行姿态灵动等优势，是对卫星遥感的有力补充和增强手段^[3]。桂德竹^[4] 等使用UAV 获取低空姿态飞行的高清航拍数据来探索徐淮矿区的沉降监控。邴媛媛^[5] 基于无人机技术获得的航拍影像上完成辽宁的一个矿山比例为1 ∶ 10 000 的低姿飞行航拍图,联合地形图、土地现状图和其他相关信息,选择监督分类的形式,得到矿山的资源利用现状,将监控区域里的矿产的违法开采区分析出来。

瑞士的Stamos 和Aleln 等^[6] 运用激光扫描技术重建起圣皮埃尔大教堂。刘昌军等^[7] 利用三维激光扫描仪及LIDARVIEW 软件,实现了矿山地形的快速性测量与成图,从而得到矿区的DEM 数据、等高线和数字地形图等成果。王长江等^[8] 分别用Trimble FX 三维激光扫描仪建立了山东金岭铁矿和新城金矿井下三维巷道的模型，在技术上为矿区的安全生产信息化管理提供支持。雷朝锋^[9]使用ScanStation2 扫描仪对豫北的露天矿测量，在通过建立可量测的矿山扫描影像的三维模型基础上，制出了大比例尺的矿区地形地质专题图。黄有等^[10] 使用Riegl VZ-400 三维激光扫描仪对某矿堆进行了三维扫描并利用三维建模进行测算矿堆的矿方量,再采用 GPS 进行扫描数据的平面和高程精度的验证,其结果表明,三维激光扫描仪能够满足测算矿方量的精度要求。王黎明等^[11] 运用点云数据扫描技术在山东某矿区的巷道开展了短期变化的监测作业。邱贞生^[12] 于马坑铁矿中利用点云数据扫描技术测绘出地表以下的采空区。这些研究工作已获得了良好的成果，但尚无有关将航拍影像和激光扫描系统联合应用于矿区修复工程管理的报道。

本研究以福建省上杭县紫金矿区典型的修复工程为研究对象，借助航拍影像和点云数据这两项高精尖的技术，通过无人机航拍影像，可以很好地实现矿区修复分类，并为后续获取三维点云数据提供重要依据。其次，利用三维激光扫描技术获取的点云数据将二维拓展到三维，获取所需的三维模型并进行数据量算制成专题图。对紫金矿区已修复区的后期监管中的林业细化调查和待修复区三维量测，协同推进矿区的生态修复，为全国矿区的修复工程管理提供应用借鉴。

矿区修复作为一项较为复杂的工作，贯穿于矿山开采的始终。有前期的矿区修复规划和方案编制，中期的修复工程的方案实施和工程验收等，及后期的修复情况调查和监测。在矿区的修复规划时，需要调查所要修复矿区的损毁情况^[13-14]，进而利用相应的算法，依据若干个评价因子，用数据解析修复区域的适宜性。在参照相关质量控制标准进行修复的测绘之后，就可以实施具体修复的内容，如岩土工程、水利工程和植被的重建等。在修复工程验收之后，还需进行后续的调查监测等，如植被后期的管护以及成活率调查等。矿区修复最终的目标，是将资金、技术和人力资源在修复工程中进行合理的配置，从而实现生态、经济和社会这3 个方面效益的共赢：

（1）生态效益。矿山修复区的工作就是维护和重构该地生态的过程，是矿区生态修复中生态环境综合整治的主要成分，紫金矿山实施修复后将产生的生态效益具体体现在：采矿扰动形成的表面土壤堆放场，通过土地修复，修复为林地或草地后，可以保护当地的林业生态系统的健全，同时还可以促进它的可持续发展。矿区生态修复通过重构生态，会使当地的空气质量与气候变化具有积极效应和长期良好的有效改变。

（2）经济效益。紫金山矿区的修复方案付出实施后，对当地的经济发展是非常有利的，同时也有助于改善紫金山矿区周围居民的生活质量。矿区修复为林地，栽种了大量的灌木和乔木，能获得较为可观的经济价值。同时，植被具有保持水土，维持生态，供游客欣赏等众多用途，这些用途虽不直接产生经济效益，但可减少不修复带来的潜在损失，同时产生许多间接的经济价值，如促进经济作物生长，保证土壤的肥力。因此，紫金山矿区的修复产生的直接和潜在的经济效益是相当可观的。

（3）社会效益。对紫金山矿区的已损毁地表实施修复，能产生非常有效的社会效益。首先，修复工程实施后，可以减少矿区开发中带来新的水土流失，减轻所造成的损失和危害，可确保矿区人员的安全问题，如由于开采造成的山体滑坡和泥石流。其次，修复方案实施后，对于合理调整项目生产的直接区域和周边受影响区域的土地利用具有积极促进作用，从而推动当地林业农业协调发展。紫金山矿区修复可以减少生态环境的破坏问题，为建设工程以及周围区域，创造适合居住的生活环境，达到较好的社会效益。

综上所述，紫金山矿区修复研究项目将为当地的社会发展有较大的促进作用，将为当地的环境带来巨大的有利成果。对该矿区进行生态修复研究具有重要性。在矿区修复的监测中，传统的方法是利用卫星遥感影像或者人工测量的方式进行，存在误差大或效率低。本研究采用航拍影像与点云数据两项新技术相结合，将其应用于紫金矿区的修复工程管理中，主要利用航拍影像与激光点云进行修复初分类、修复后植被成活率追踪^[15-16] 等，在航拍影像调研之后，再利用三维激光扫描仪进行实地调查，进行修复土方计算、树林种类辨认等。因此，航拍影像与点云数据相结合应用于矿区修复是非常有必要的。

本研究以福建省上杭县紫金矿区典型的修复工程为研究对象，使用 eBee无人机的航拍影像和 FARO三维激光扫描仪的点云数据讨论在矿区已修复区域的林地细化调查和待修复区域三维量测。首先，在矿区已修复的区域，以修复林地细化调查为例，用航拍影像进行工程的后期监管并利用点云技术将二维拓展至三维，对航拍影像起补充作用。其次，待修复区域中，用航拍影像进行工程前期的调查，以土方量算为例用点云数据算出具体工作量。这两种高新技术联合应用于修复工程管理中，相比传统测量方式，航拍影像获取空间分辨率高以及点云数据非接触性、全天候作业具有巨大优势。目前，本研究流程与技术方法已应用于紫金山矿区修复工程管理中，成效明显。

航拍影像和点云数据联合作业的优势明显，可更多地应用到修复工程管理中，如岩土工程、边坡支护等。本研究存在的不足主要有：进行林业修复统计时未建立综合评价分析系统；在点云数据建模时，由于点云数据量较大，剔除噪点及建模花费时间较多。今后，可结合航拍影像，借助激光点云数据进行矿区林地修复的适宜性分析，在修复林地细化调查中可建立树龄和树参对应关系管理；同时开发更好的软件来辅助点云数据快速地自动化建模。