无人机航空遥感地质解译在岩石地层单元识别中的应用——以1:50000西南岩溶区填图试点为例

不同基岩组合形成的微地貌形态特征的获取是大比例尺遥感解译岩石地层单元的基础,关键是提高遥感影像及地形数据的空间分辨率。在西南岩溶区填图试点项目中,通过无人机航空遥感平台（UAV）获取了工作区0.2 m分辨率的高精度遥感影像、高密度的点云数据以及0.5 m分辨率的数字高程模型（DEM）,影像与DEM叠加建立工作区三维地表模型,实现了区内微地貌形态的高清晰度真三维再现,真实客观地描述了区域地表微地貌特征,促进了不同基岩上形成的微地貌特征的精细化研究,提高了遥感数据的解译程度。解译过程中结合已有地质资料,建立工作区不同岩石地层单元的微地貌、颜色及植被等方面的解译标志,基于三维地表模型实现了对工作区岩石地层单元的识别。      

基于无人机航摄的高陡/直立边坡快速地形测量及三维数值建模方法

对复杂地形的高陡/直立边坡的地形测量及三维数值模型的建立一直是地质工作者面临的难题。近年来,无人机由于其形体小巧、机动性强以及可以获取高分辨率影像的特性在地质调查中受到了广泛的应用。本文基于低空无人机倾斜摄影技术,借助Agisoft Photoscan三维实景建模软件和基于逆向工程的Geomagic Studio强大的点云数据处理功能,结合南方CASS的地形制图功能对复杂地形的高陡/直立边坡实现快速地形成图。并利用Geomagic Studio的CAD曲面建模功能,重构复杂地形的高陡/直立边坡闭合CAD曲面模型,再通过Hypermesh强大的几何处理及网格划分能力,对CAD曲面模型进行模型切割并网格化,实现复杂地形的高陡/直立边坡的精细三维数值模型的建立,最后转化为FLAC3D可识别的文件格式进行计算分析。本文选择了浙江省神仙居景区飞天瀑景点作为实例研究,结果表明,无人机的使用使复杂地形的高陡/直立边坡实现了快速高效且精确的地形成图和三维建模。该方法具有简单实用、快速便捷且实用性强的优点。     

无人机影像在高陡边坡危岩体调查中的应用

在高陡边坡危岩体的调查中,复杂的地形条件经常限制工作的正常开展,如何快速准确地获取地质灾害信息一直是地质灾害调查研究中的难点之一。以往的研究中对无人机遥感技术在黄土、高原等地区应用有所报道,但对西南地区高陡边坡危岩体灾害调查的研究尚无报道。文章以锦屏二级水电站出线场边坡落石灾害所在区域为例,将无人机摄影测量技术应用于高陡边坡危岩体调查中,通过无人机倾斜摄影获取高分辨率遥感影像,开展遥感影像三维建模,进行地质灾害遥感解译,总结了无人机遥感系统在高陡边坡危岩体调查的技术流程。通过三维实景模型,精确地分析了落石灾害的空间分布、失稳模式及演化过程,查明了区域内危岩隐患点的分布特征;基于三维点云模型,提取出地质灾害体的属性信息,测得落石方量为11.7 m3,采用最小二乘法进行平面拟合,得到落石两组主控结构面产状为275.4°∠31.2°、103.5°∠63.3°。实践表明,无人机遥感技术在高陡边坡地区落石灾害调查中具有明显的可行性和优越性,可以较好地应用于高陡边坡危岩体调查中。     

无人机摄影测量在屋顶平改坡规划中的应用

采用无人机倾斜摄影测量方法以屋顶平改坡规划设计应用为研究对象,进行屋顶平改坡的三维测图与倾斜三维模型展示任务.首先采用无人机搭载高清相机获取测区的影像数据,然后通过无人机影像数据构建数字正射影像和倾斜实景三维模型,最后基于倾斜实景三维模型进行屋顶二维线划图的绘制,获取屋顶完整信息.应用结果表明,无人机摄影测量方法能够快...     

基于无人机倾斜摄影测量的三维地质建模研究进展

随着现代社会科学技术的不断发展，实景三维中国建设在当前社会生产活动中扮演着越来越重要的角色——逐渐成为数字经济的重要战略性数据资源和生产要素。而近年来兴起的无人机倾斜摄影测量技术通过与三维建模技术结合，在实现实景三维模拟方面表现出色。从无人机机型、三维地质模型和建模软件三个方面进行对比与总结。认为：在进行小范围测量或对航飞数据有高精度要求的情况下，建议优先选择旋翼无人机；ContextCapture具有自动化程度高、一站式建模、操作简单、性能稳定的优点，在建立面模型时建议优先选择该软件。     

基于点云数据的黄土公路边坡病害识别

公路边坡病害巡查是高速公路安全运维的重要工作之一。鉴于当前人工巡查的局限性,提出了一种基于无人机倾斜摄影技术实现三维重建和点云数据分析的公路边坡坡面病害巡查方法。研究结果表明:无人机倾斜摄影可以快速获得研究区的实景影像和点云数据,通过三维模型重建和点云数据分析,能够高效定量地识别出坡面变形、冲沟以及排水沟淤堵等边坡病害;点云数据对比算法对边坡病害识别结果有较大影响,相比最邻近点云比较方法和基于法向量的点云比较方法,点云网格比较方法更适用于公路边坡坡面病害识别。该方法提高了边坡巡查的效率,弥补了人工巡查的不足。     

黏性泥石流拦挡工程数值模拟

运用计算流体动力学技术对泥石流中的Bingham黏性泥石流流体对拦挡坝的冲击进行了数值模拟,所用软件为通用CFD软件CFX,使用CAD软件AutoCAD和Unigraphics（简称UG）建立了泥石流沟谷三维地形及拦挡坝模型,计算出泥石流的速度场及泥石流流体对拦挡坝的冲击力的大小与分布。     

数字露头实景三维Web平台研究与云端地质考察应用

露头是地质考察的重点,结合无人机倾斜摄影测量技术构建数字露头实景三维模型并实现露头可视化研究能够为解决传统地质研究中存在的效率低、危险性高和数据复用性差等问题提供全新的思路。论文研究了倾斜影像三维建模、数字露头三维可视化和全景影像可视化等三维技术,并基于Cesium开源三维地球引擎研发了数字露头实景三维Web平台。平台实现了高精度露头实景三维模型的可视化,并将露头相关的描述、图片、视频、全景、文献、观察点、地质标绘等信息与露头三维模型有效结合,实现了露头三维模型上传与实景漫游、露头相关地质信息自主提供、分享、互动与可视化展示。论文通过实例证明了平台云端地质考察应用的有效性和新颖性。该平台作为第21届国际沉积学大会虚拟野外地质路线考察的首选,已成功应用于15条路线中的12条。相比传统地质研究手段,露头云端三维可视化研究能够帮助地质学者更加全面、直观地理解露头地质现象的时空展布和地质特征,并且支持数字环境下露头资源的共建、共享,节省了地质考察的时间和成本。     

水库设计的三维可视化研究

为了提高水库设计的自动化水平,实现模型的三维可视化,本文研究了三维地形的建模方法及其在水库设计中的应用。采用了地性特征点和地性线参与三维建模的方法,提高了数字高程模型DEM的地形逼真度。在此基础上通过一种综合了水平线和覆盖消隐算法的合成消隐算法实现了彻底的消隐以及图像的快速生成。通过三维水库模型,不仅可以得到水库的容量、库水的淹没边界和淹没面积,而且还可以生成地形剖面图。如果地形剖面图与地质图、水文图、构造图等进行叠加,可以形成综合剖面图。文章最后采用三维可视化方法模拟了某水库的部分设计工作,结果表明,通过水库的三维地形模型可以简单直观的完成坝址的选择、水库容量以及蓄水的水位线的确定等方面的工作。     

地质灾害无人机调查数据管理云平台建设

随着移动通信、无人机、计算机网络等技术的快速发展,野外数据采集PAD、无人机遥感、云计算等新技术、新方法在地质灾害调查中被广泛应用。然而,在实际应用过程中也出现一些新的问题,如大数据传输与存储效率低,高精度海量遥感影像流程化处理过程繁琐,三维模型生成及可视化效果不佳等。针对上述问题,本文基于云数据库、云服务器等大数据存储及处理技术构建地质灾害无人机调查数据管理云平台,开发适用于大疆系列微型无人机的航线控制系统,实现无人机高分遥感海量数据全流程化一键式处理,快速生成地质灾害体高精度遥感影像及三维模型,并通过云服务器自动发布并提供在线可视化服务,本文研究成果极大地提高了地质灾害调查工作的效率和精度。 更多还原     

无人机遥感图像及其三维可视化在汶川地震救灾中的应用

在分析了无人机低空遥感影像几何变形原理,对无人机遥感数据进行图像拼接与几何校正,正射精校正等处理后与高精度DEM融合,制作出了研究区景观的三维遥感虚拟动态模型。通过分析三维可视化图像,结合地形资料,对汶川地震重灾区安县荼坪河流域由山体滑坡和崩塌等地貌变化造成的堰塞湖和相关灾害,进行了高分辨率、低空遥感的灾害信息获取和灾情评估。实践表明,在灾害应急和复杂地形条件下,使用无人机低空遥感及其三维可视化技术,进行实地数据采集和信息提取,能够对震后各种实时情景进行精确描述,为决策者提供了准确、详细、及时的第一手资料,从而最大限度地减少损失。     

免像控无人机航测技术在舟曲县立节北山滑坡-泥石流灾害应急处置中的应用

近年来,无人机航测技术在地质灾害防治领域广泛应用,特别是在突发性地质灾害应急处置中优势显著。免像控无人机航测技术能够快速获取测绘数据,跟传统航测方法相比,极大的节约了时间和人力成本。文中利用大疆精灵Phantom 4 RTK无人机,对甘肃省舟曲县立节北山滑坡-泥石流灾害进行免像控航测数据获取和处理。根据航测成果快速获取了滑坡形态特征、泥石流沟道特征等相关参数, 分析了滑坡变形迹象,并应用实地测量数据进行免像控航测精度评价分析。研究结果表明:滑坡形态特征、泥石流沟道特征、变形迹象均与实地相符,检核点精度满足《低空数字航空摄影测量内业规范》（GH/Z 3003—2010）数据生产规范,成果数据可用于灾害体变形特征分析、几何参数快速提取,辅助分析评估险情、灾情。对突发性地质灾害应急处置中无人机测绘数据的快速获取工作具有一定的借鉴意义。     

泥石流调查遥感解译新方法研究

文章在分析总结近年来遥感技术在地质灾害调查评价工作应用的基础上,针对存在的不足,就区域小流域泥石流地质灾害调查评价的遥感解译应用,提出了基于虚拟GIS和水文空间分析的遥感解译方法（RSVH）。该方法综合利用虚拟GIS、遥感图像数字处理技术和空间分析技术,将大尺度区域降级为较小尺度的空间逻辑单元。针对各单元应用遥感影像和高精度DEM数据创建三维虚拟场景。同时叠加地形、地质、岩性、土壤、灾害等具有丰富属性信息的图层,较好地解决了大尺度区域范围内遥感解译工作面临的困难。为小流域地质灾害的调查工作提供了新思路。     

无人机在冰川复杂地形监测中的应用

冰川作为冰冻圈核心要素之一, 是气候变化的天然指示器。通过监测冰川变化, 可以了解局地或全球气候波动, 无人机飞行测量技术是当代冰川观测研究的重要监测技术。选取玉龙雪山白水河1号冰川为研究区, 利用无人机低空飞行航测, 获取冰川末端分辨率为0.09 m的正射影像和数字地表模型（DSM）。将正射影像与高分一号影像、 Google Earth提供的Pléiade影像进行对比分析, 结果表明： 空间上, 无人机航测正射影像能较好的与高分一号、 Pléiade影像产品进行匹配。高分辨率无人机航测影像, 能够很好地表达冰面地形和一些微地貌特征。同时, 无人机航测构建的空间分辨率为0.09 m的DSM模型, 对冰面地形特征反映地更为详尽和准确。此外, 本次航测结合历年卫星遥感数据和地形图资料表明： 自1957年至2018年5月, 白水河1号冰川末端平面距离累积退缩达（646.27±12.04） m。无人机技术在复杂地形、 多云天气、 人工观测难的冰川环境中开展摄影测量具有很大应用前景。通过冰川末端无人机航测实地验证, 将为下一步整条冰川物质平衡的监测和计算提供技术和方法支撑。     

基于高分影像与InSAR解译的西藏林芝则隆弄高位链式地质灾害发育特征分析

则隆弄沟位于西藏林芝米林县雅鲁藏布江右岸,属于震后影响区,因沟内地形陡峻、物源充足以及水源充沛,1950—2020年期间沟内高位地质灾害活动频繁,沟口村庄和桥梁长期遭受其严重威胁。根据现场调查与无人机航拍,结合多期遥感影像和InSAR数据,对则隆弄沟形成区高风险物源类别、数量以及流通区、堆积区的松散堆积物运动堆积特征进行解译,结果显示:目前则隆弄沟内形成区与流通区陡缓坡交界区域多级多期堆积有大量冰碛物松散物源,流动性较强,区域地质条件、地震活动、气象水文等因素为则隆弄高位链式地质灾害发生提供不稳定的物源结构、良好的临空条件和储藏平台、充足的势动能转换条件以及水动力条件。总结出则隆弄高位地质灾害链形成及演化过程为:高位冰崩（岩崩）-碎屑流-泥石流-堵江堰塞坝（湖）-洪水灾害,其长期具备高易发性和高危险性,后期应加强则隆弄沟高位地质灾害链的监测预警与风险防控。     

西藏天摩沟泥石流形成机制与成灾特征

西藏林芝市波密县天摩沟于2007年9月、2010年7月、2010年9月和2018年7月分别发生大型和巨型泥石流,4次泥石流活动均不同程度堵塞主河帕隆藏布,淤埋国道318或摧毁桥梁,堰塞湖淹没村道、溃决造成下游塌岸,给当地居民生命财产尤其是交通干道造成极大危害。文章针对以上4次泥石流活动,采用高分辨率遥感影像,对泥石流发生前的孕灾背景进行解译,同时结合无人机航空摄影和地面调查对天摩沟泥石流形成机制和成灾特征进行了对比分析,得到以下结论:(1)天摩沟内冰川发育,年际变化大,目前泥石流形成的主要方式为岩崩和堵溃,其中2018年和2007年为岩崩引发,2010年为堵溃引发,该沟同时具有冰川泥石流和降雨泥石流的特征。(2)经历了2007年和2010年3次大规模泥石流后,天摩沟内斜坡类物源储量增加了19.6%,绝大部分启动的冰碛物和崩滑物源都转化为泥石流沟道堆积物或冲出沟口。(3)天摩沟2018年泥石流容重为2.10g/cm^3,为黏性泥石流,流速快冲击力强,帕隆藏布河道受到挤压多次变道,历史上最大偏移距离为190m。(4)2018年7月11日泥石流成因为降雨条件下加剧冰川消融引发主沟沟源右侧岩崩,形成多阵次泥石流,主泥石流体积18×104m3,淤埋G318近220m。后续依然具有暴发大型泥石流的可能性,建议进行防治降低其危害程度。     

雅鲁藏布江色东普沟崩滑-碎屑流过程模拟及运动特征分析

2018年10月17日,西藏自治区雅鲁藏布江西岸色东普沟发生冰崩岩崩,冲刷侵蚀下部冰积堆积体和沟床松散堆积物,形成碎屑流冲入雅鲁藏布江,堆积后形成堰塞坝堵塞河道,严重影响当地居民安全和社会经济发展。本文基于真实遥感影像建立三维数值模型,利用DAN3D分析其动力学特征,选取Frictional-Voellmy复合模型反演得到碎屑流堆积特征、滑体运动速度和铲刮深度等动力特征参数,与实际勘察结果基本一致,具有较好的可靠性。在野外勘察基础上,结合高密度电阻率法揭示了色东普沟崩滑-碎屑流堆积特征,结果表明DAN3D能够较好地模拟滑体的堆积形态和最大厚度,验证了DAN3D模拟的有效性,研究结论及方法对于此类灾害的机理研究及未来防治工程提供了新的研究思路。     

四川省矿山遥感监测主要成果与进展

针对四川省矿产资源分布特征,开展了矿山遥感监测工作,构建了“遥感数据源选取—遥感数字图像处理—遥感信息提取—野外验证—图件制作”相对完整且较为成熟的矿山开发遥感监测技术方法体系。以卫星光学遥感数据为主、航空光学遥感数据和雷达数据为辅,并采用无人机遥感图像; 在正射纠正、几何配准、数据融合等图像预处理基础上,结合有关资料建立矿山开采面、矿山建筑、排土场、尾矿库、选矿厂、滑坡和泥石流的遥感解译标志; 采取以目视解译为主、计算机自动提取与目视解译相结合、辅以野外验证的方法进行遥感解译; 建立以遥感调查数据为主要数据源的矿山地质环境评价指标体系与GIS定量评价方法,实现矿山地质环境评价; 采用矿山遥感监测与传统地质环境调查技术相结合方法,开展矿山环境综合治理区划研究。取得的成果与进展包括: ①首次建立了省域矿产资源开发环境本底数据库,为实现矿山开发环境动态监测和国土资源空间数字化管理提供了基础数据; ②监测成果已在矿产卫片执法、矿山环境治理和矿产资源规划等国土资源管理工作中发挥了重要作用,成为了四川省矿政管理的重要参考依据; ③开展了矿山遥感监测技术方法研究与探索,形成了适应川西南山区的矿山遥感监测技术方法体系。