基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建

地质露头在地质研究中具有极其重要的地位。传统地质露头野外数据采集多以相机拍照、人工测量为主,存在诸多局限性。基于无人机的倾斜摄影技术及其配套的快速三维建模技术是近年发展起来的高新技术。本文将无人机倾斜摄影技术引入地质露头数据采集中,研究了基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建方法并详细论述了工作流程。文章以鄂尔多斯盆地大石头井沟剖面和二道沟剖面为例进行了案例分析。研究表明：基于构建的数字露头实景三维模型可进行剖面量测、岩层岩性分析、岩层走向分析、岩层叠覆情况分析等多种地质分析。相较于传统地质露头数据采集方式,该方法具有真实全面、高效易用的特点。     

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。     

倾斜摄影测量构建地质数字露头

随着地质研究目标趋向于精细化和复杂化,传统的地质考察手段难以获取地质露头精细化的表征参数。多旋翼无人机和单反相机具有良好的机动性和适应性,可以提供多视角的地质露头影像,倾斜摄影测量技术构建的实景三维模型可以提供精确的三维坐标。利用多旋翼无人机和单反相机采集新疆一间房、断溶体两处地质露头影像,通过倾斜摄影测量技术对两种手段采集的多视角影像进行一体化处理,构建三维数字露头辅助地质考察工作。实践表明:(1)无人机搭载相机适用于大范围的可飞区,单反相机适用于岩溶缝洞、狭窄地带等无人机不易操控区域进行影像采集工作;(2)可以根据不同需要、不同地形选择合适设备灵活采集影像,构建的三维数字露头生动形象,最高分辨率可达毫米级,能够还原野外真实场景,实现地质现象解译的精细化和定量化。     

塔里木盆地巴楚地区中奥陶统一间房组露头礁滩复合体储层地质建模及其对塔中地区油气勘探的启示

通过1：5万礁滩复合体地质填图,在巴楚地区共发现大小不等的礁滩复合体90余个,层位为中奥陶统一间房组二段．台缘为礁滩复合体密集发育区,礁滩体规模大,台内为礁滩复合体零星发育区,礁滩体规模小。通过对6个典型礁滩复合体的解剖,研究了礁滩复合体的微相类型、组合和各微相的岩石特征、生物群落,并对其生长发育阶段进行了分析。根据6个典型礁滩复合体及礁间的大量铸体薄片鉴定和物性资料,分析了储层的特征、成因和非均质性,建立了台缘礁及礁间、台内礁及礁间2种背景条件下的储层地质模型。巴楚地区露头礁滩复合体储层地质模型对塔中地区上奥陶统良里塔格组礁滩复合体的勘探具有重要的指导意义,并为勘探实践所证实。     

三维生物礁滩建模及地震数值模拟

基于塔礁、点礁、生物滩等地质体的几何特征及地质特征,采用高精度的三维块状建模方法,建立了适合于复杂地区的三维礁滩复合体模型。该模型不但立体地反映了生物礁、生物滩及地层间的空间展布特征,还可以直观地体现了生物礁滩储层内部的物性差异。此外采用FK域三维波动方程数值模拟方法对其进行了地震波场数值模拟,得到了一系列具有代表性时间剖面上的地震波场响应特征,为正确认识实际生物礁滩的复杂结构和特性提供了依据。     

大坡度地质露头高分辨率无人机影像采集方法与建模实践*

野外地质露头的观察、研究能够最直接、最有效地获取地下地层信息,为地质科学研究提供最直观、最真实的一手地质资料。然而传统的露头研究,尤其针对大坡度、人员无法到达区域的露头研究,主要依赖坡底部考察、测量和拍照等方式记录露头信息,难以精细、准确地表征整个地质体。消费级无人机具有机动性好、适应性强和成本低等优势,且能够近距离、多视角、变高度地获取露头影像。本研究对无控制点情况下的大坡度地质露头影像采集方法与模型构建精度进行探讨,利用消费级无人机垂向航线采集影像,然后构建模型。结果证明倾斜摄影测量技术结合消费级无人机能够有效地构建具有毫米分辨率精度的大坡度地质露头模型。构建的模型具有分辨率高、分辨率均一、量测精度可达毫米等特点,可有效降低野外考察的工作难度,降低人员安全风险,真实准确地复现野外大坡度露头情况,为大坡度露头剖面解译、分析和量测提供真实可靠的数据基础。     

基于无人机倾斜摄影的三维数字露头表征技术

随着地质研究目标精细化和复杂化,地质体表征的尺度越来越小,难度越来越大,已有储层分布及预测的方法亟待改进。基于此,在分析传统野外地质考察局限性的基础上,介绍了无人机装置与倾斜摄影的技术特点,提出了基于无人机倾斜摄影的三维数字露头表征技术,利用无人机采集野外露头模型进行了储层构型分析。研究表明:1）传统野外地质考察至少有七方面的局限性;2）无人机倾斜摄影有明显的创新性和技术优势。采集处理后的数据模型带有三维坐标信息（经度、纬度、海拔）与图像信息,可以准确表征模型中任意位置点坐标和图像,因此,三维野外露头构型分析有了良好的资料基础;3）通过实例分析发现,采集处理后的模型精度高（分辨率约3~5 cm）,对砂体内部结构认识的定量化与精细化程度增高。无人机倾斜摄影技术不仅使数字露头成为现实,也是辅助地质学家进行高效野外考察的可靠技术。     

基于平面地质图的地质体三维建模

文章针对大尺度研究区域勘探范围有限、不能直接基于勘探数据构建区域地质体三维结构模型的问题,提出了一种以平面地质图为研究对象的地质体三维建模方法。此方法以平面地质图为基础,利用Section软件在DEM模型(数字高程模型)约束下半自动绘制一系列图切剖面图,将二维剖面映射到三维空间,利用三维剖面上轮廓线的对应性和连续性构建地质体三维模型。通过广西东平地区地质体三维模型构建实例,验证了该方法的可行性。     

川东北长兴～飞仙关组礁滩储层的三维地震识别

为改善川东北长兴-飞仙关组深层礁滩相储层地震识别及预测的可靠性,提出了几种储层识别的有效方法和步骤。①通过实际地震资料分析,并结合数值模拟技术,得到生物礁、鲕粒滩和礁滩复合体的地震响应特征,利用这些特征在地震记录上对储层进行识别;②利用礁滩复合体沉积物形成与演化的全局变化规律,来约束和控制礁滩地层地震反射的局部追踪和成图（即所谓的GRCTM方法）,从而完成礁滩储层形态的三维精确成像;③利用地质、测井和地震资料的综合分析和基于波形分类的地震相分析,来实现礁滩储层的预测。     

基于倾斜摄影地表模型的三维地质填图软件关键技术与应用前景

讨论了基于倾斜摄影测量所构建的三维地表模型进行三维地质填图与三维地质建模软件的设计理念、开发环境、软件架构、关键技术、实现现状与应用前景。倾斜摄影影像经处理建模后构建的三维地表模型通常以OSGB格式保存,因此基于倾斜摄影成果的三维地质填图软件最好基于能直接读取、显示OSGB格式数据的OSG开源库,推荐VS2015+QT+OSG开发环境。该类软件的关键技术包括以Proj4为核心的坐标转换系统、地层界线的拾取与半自动追踪技术、基于反距离衰减函数的地层界面防穿透高程调节技术、切制地质剖面并由剖面修改地层界面的二三维联动编辑与修改地层界面的技术、在露头剖面上采集地层界线构建露头地层柱状图的技术。该软件的应用前景包括野外区域地质调查、煤田和油田等行业的野外地质填图,以及滑坡和泥石流崩塌等地质灾害危险区域的圈定。     

碳酸盐缓坡区的露头层序地层研究

碳酸盐缓坡区沉积相带宽, 缺乏直观的物理层序界面标志, 但区域上受气候海平面控制的多级岩性旋回发育, 可对比性强, 生物丰富, 因而可借助于旋回地层学和生态地层学方法进行区域露头层序地层研究.通过岩性旋回叠加型式和生境型迁移过程研究, 较好地进行了下扬子区下三叠统露头层序划分, 建立了层序地层格架, 并提出以海侵面为界进行层序划分对于碳酸盐缓坡区露头层序地层研究更有可操作性和实用性.      

塔里木盆地西克尔地区古岩溶储层露头表征

始新世末,喜马拉雅运动引起柯坪—巴楚地区广泛的水平挤压和构造抬升,导致奥陶系碳酸盐岩古岩溶出露地表,为古岩溶储层研究提供了很好的露头表征条件。本次研究选取塔里木盆地西克尔剖面为重点研究对象,探讨了古岩溶储层发育特征和演化模式。指出不同碳酸盐岩岩石结构对岩溶响应表现出明显差异:一间房组礁滩体岩溶储层小型溶孔、溶洞分布广泛;以泥晶灰岩和砂屑灰岩为主的鹰山组,岩溶作用形成裂缝为主控因素的大洞大缝型,非均质性很强的孔隙体系。研究区内同样发现了热液作用形成的深成溶洞,但数量和规模均较小。因此,古岩溶作用及伴生的溶洞系统是储层预测的关键。     

华北地台北部奥陶纪露头层序地层

本项研究以河北唐山、北京西山和河北曲阳剖面为重点，首次动用运用多学科的方法对华北地台北部奥陶纪露头层序地层进行综合研究。完善了研究程序，建立了层序地层划分对比标准和区内相分布格架。研究中将副层序直接用于野外分层；将副层序归纳为代表６种沉积相的２１个模型；识别了三类层序界面，即ＳＢ１面、间断型ＳＢ２面和相转换型ＳＢ２面；进行地层多级沉积旋回或分，包括２个二级旋回，６－７个三级旋回（每个旋回时限约６７Ｍａ），２２—２６个四级旋回（每个旋回时限约１５—１８Ｍａ）及１５５—１８５个五级旋回（每个旋回时限约０２１－０２６Ｍａ）；取得多项系统成果。区域相分布和相对海平面变化研究表明，区内奥陶纪台地环境的演变分为３个阶段：藻礁缓坡－台盆阶段，潮滩缓坡－台盆阶段和泻湖潮滩－缓坡阶段。３个沉积模式分别代表这３个阶段。     

Rock Outcrop and Its Ecological Function in Terrestrial Ecosystem

Rock Outcrop (ROC) is very common in terrestrial ecosystems, typically in karst. ROCs play both positive and negative effects in ecosystems. They may collect precipitation (including throughfall), wet/dry deposition, host bacteria, fungi, muss and lichen, and even vascular plants. Both plants and their growing matrixes on ROCs differ greatly from their nearby soil patches. Water and organic and inorganic materials received and produced on ROCs is easily redistributed to their nearby soil patches, put strong influence on water and elements process in soil patches, and thus, affect the plants growing on soil surface. However, quantitative study on water and materials received and produced is scarce, nor on the eco-hydrology effect, thus, blocking the explanation of karst ecosystem succession, block the strategy formulation on countermeasures of karst desertification.     

Outcrop Sequence Stratigraphy of Neoproterozoic in Hunjiang Area, Jilin Province

TheNcoproterosoiciswelldevelopedinHUnjiangarea,JinnProvince,andarecomposedoftheMadaling,Baffongh,DiaoyUtaiformationsoftheQingbaikouSyStemandtheNanfen,Qiaotou,Waulong,BadaojiangandQinggoUZifonnationsoftheSilvanSyStem.In1992,aresearchofsequencestratigraphywasdonethereforthefirsttime(GaoandQiao,1992).Since1993,duringthemappingofif50on,outcropsequenCestratigl'aphyhasfatherstudiedtherebrig.l).~ENCE~NDARYTheconceptofdepositionalsequencelicitedbyupperandloadunconfondtywaspointedoutbySlo…     

Research on Outcrop Sequence Stratigraphy of Permian in Middle—Lower Yangtze Region

According to the latest International Chronostratigraphic Scheme (ICS, 2000), the Permian in the Middle-Lower Yangtze region of South China can e divided into three series and nine stages relevant to the traditional six stages of South China. From Assellian to Changxingian of Permian, 44 Main age range, the strata are composed of 14 third-order sequences, each of which is 3.14 Ma in average age range. There is one third-order sequence of Zisongian, equivalent to middle and upper Chuanshan Formation or equal to Asselian and two thirds of Sakmarian. There are two third-order sequences, corresponding to Liang-shan Formation or Zhenjiang Formation and upper Chuanshan Formation, which are assigned to Longlingian, coinciding with Artinskian and one third of Sakmarian. In addition, three third-order sequences, equal to Qixia Formation, are attributed to Chhsian, corresponding to Kubergandian and one third of Roadian. Four third-order sequences, comprising Gufeng, Maokou, Yanqiao,Yinping and Wuxue formations, are assigned to Maokouan, equivalent to two thirds of Roadian, Wordian and Capitanian. Two third-order sequences, equal to Longtan Formation or Wujiaping Formation, are included in Wuchiapingian. Other two third-order sequences, corresponding to changxing Formation or Dalong Formation, are assigned to Changhsingian. In brief, these above third-order sequences can be incorporated into 4 sequences sets.     

高密度电阻率法在探测煤层露头中的应用

新 疆 含 煤 地 层 具 有 地 层 倾 角 大 、煤 层 厚 度 较 大 、上 覆 第 四 系 厚 度 薄 等 特 点 ,适 宜 用 高 密 度 电 阻 率 法 追 踪 煤层 露 头 。新 疆 煤 田 地 质 局 物 测 队 使 用 复 合 对 称 四 极 剖 面 法 、联 合 剖 面 法 和 中 间 梯 度 法 等 方 法 ,在 拜 城 县 梅 斯 布 拉 克矿 区 探 测 煤 层 露 头 的 隐 伏 位 置 ,收 到 了 很 好 的 效 果 。     

贵州独山石炭系露头层序地层学研究

通过黔南独山数条剖面的追踪，对比，从岩石和生物组合特征等方面分析和研究了石炭系的副层序，沉积体系域及层序关键面和层序。副层序反映了向上变浅的过程。在滨浅海沉积过程中，地表暴露是副层序的顶界面标志之一，但不足为层序界面的标志。独山地区，从汤粑沟组至马平组共识别出30个层序，171个副层序，其中从泥盆系Cystophrentis-石炭系Pseudouralinia间隔带中的最大海泛面至马平组Pseudoschwagerina首现之下的石炭系可识别出26个层序，156个副层序。与北美大陆相比，独山地区下石炭统的层序仅在相当Homceras带的德坞阶上部少一个层序，这与下、上石炭统之间明显的沉积间断相关继承岩关期末海退的大塘期早期的第一个层序界面，即祥摆组第一层煤，可与杜内阶／维宪阶之间的层序界面相对比。独山上石炭统的副层序大体与北美大陆上石炭统的层序大体相当，仅在达拉阶／马平阶的沉积间断面之上少1个，之下少17个。石炭纪冈瓦纳冰期冰盖面积和体积的增大，可能反映到滨浅海沉积相的层序和副层序的缺失程度的增大。     

喀左盆地九佛堂组露头高分辨率层序地层划分

在实测106 km剖面和对喀左盆地九佛堂组沉积特征及演化进行详细研究的基础上,依据相序关系,并结合碳酸钙、油页岩的成因意义,将九佛堂组划分了 1个长期基准面旋回和7个中期基准面旋回。在长期基准面旋回内,上升期的中期基准面旋回发育以上升半旋回为主的不完全对称型中期基准面旋回,上升与下降过渡期的中期基准面旋回,则发育近完全对称的中期基准面旋回,下降期的中期基准面旋回,则发育以下降半旋回为主的不完全对称型中期基准面旋回。经过对中期基准面旋回和短期基准面旋回发育特点和形成原因的详细研究,对代表剖面进行了中期基准面旋回对比。     

露头油藏的形成条件及成藏模式

露头油藏是一种潜水面控制的特殊油藏, 研究它可以丰富石油地质理论和指导干燥盆地的勘探.通过理论研究和对吐哈盆地七克台油田分析认为, 露头油藏形成于潜水面埋深较大、油源丰富、发育露头圈闭的盆地.这种油藏有2种成藏模式, 一种是在削顶背斜的翼部形成的, 另一种是在侧向岩性封堵的单斜上形成的.露头油藏具有埋藏浅(深度几十至几百m)、形成时间晚、储集层物性好(孔隙度一般大于1 5 %)的特征。