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。     

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。     

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。     

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。     

高精度倾斜摄影在高位滑坡灾害应急监测中的应用

无人机倾斜摄影技术构建全景真三维影像极大提高了单体灾害解译的精度及准确度,也可以用于研究单体灾害动态演变规律的数据积累,降低了多期数据获取的难度和成本,为应急救援决策提供更加科学的技术支撑。本文以利用旋翼无人机倾斜摄影技术在茂县6·24地质灾害应急调查的成功实践为基础,系统地建立了一套基于旋翼无人机倾斜摄影技术的高位滑坡单体地质灾害应急调查方法,并在会东老君洞高位滑坡地质灾害应急中证明该方法的适用性,大大提高单体灾害应急处置效率。     

高精度倾斜摄影在高位滑坡灾害应急监测中的应用

无人机倾斜摄影技术构建全景真三维影像极大提高了单体灾害解译的精度及准确度,也可以用于研究单体灾害动态演变规律的数据积累,降低了多期数据获取的难度和成本,为应急救援决策提供更加科学的技术支撑。本文以利用旋翼无人机倾斜摄影技术在茂县6·24地质灾害应急调查的成功实践为基础,系统地建立了一套基于旋翼无人机倾斜摄影技术的高位滑坡单体地质灾害应急调查方法,并在会东老君洞高位滑坡地质灾害应急中证明该方法的适用性,大大提高单体灾害应急处置效率。     

基于无人机倾斜摄影的三维露头地质建模:以山西吕梁市坪头乡剖面为例

针对野外露头地质知识库数据获取方法存在的不足,利用无人机倾斜摄影的敏捷、全局性视角及定量化程度高的特点,对山西吕梁市坪头乡剖面野外露头数据进行了采集、处理与地质解释,建立了野外露头区地质知识库,并以此为基础建立了典型区块野外露头内部三维地质模型。研究表明:(1)无人机倾斜摄影采集处理后数据模型具有三维坐标(经度、纬度和海拔)及对应的图像信息,可以准确定位并测量任意位置点坐标,为建立精准的地质知识库奠定了良好的基础;(2)对露头区储集层骨架与地质统计学参数进行了统计,建立了典型露头区地质知识库,主要包括储集层成因、砂体连续性与规模、砂体数量与相对比例、砂体几何形态和变差函数等参数;(3)在虚拟井位设置、岩性标定和储集层地质知识库的指导下,利用地质统计学变差函数的方法,建立了典型露头区三维地层-构造模型和2套岩性模型,模型与地质认识较为一致。     

基于无人机倾斜摄影的三维露头地质建模:以山西吕梁市坪头乡剖面为例*

针对野外露头地质知识库数据获取方法存在的不足,利用无人机倾斜摄影的敏捷、全局性视角及定量化程度高的特点,对山西吕梁市坪头乡剖面野外露头数据进行了采集、处理与地质解释,建立了野外露头区地质知识库,并以此为基础建立了典型区块野外露头内部三维地质模型。研究表明: (1)无人机倾斜摄影采集处理后数据模型具有三维坐标(经度、纬度和海拔)及对应的图像信息,可以准确定位并测量任意位置点坐标,为建立精准的地质知识库奠定了良好的基础;(2)对露头区储集层骨架与地质统计学参数进行了统计,建立了典型露头区地质知识库,主要包括储集层成因、砂体连续性与规模、砂体数量与相对比例、砂体几何形态和变差函数等参数;(3)在虚拟井位设置、岩性标定和储集层地质知识库的指导下,利用地质统计学变差函数的方法,建立了典型露头区三维地层-构造模型和2套岩性模型,模型与地质认识较为一致。     

无人机倾斜摄影在靖边县龙洲丹霞地貌调查中的应用

以陕西省榆林市靖边县龙州乡丹霞地貌调查为背景,依据倾斜摄影测量的原理及应用方法,阐述了多旋翼无人机搭载倾斜摄影设备进行数据采集影像数据,并对工作区进行实景三维建模处理,通过对实际工作中三维倾斜摄影应用实例进行探讨,结合地面调查成果,对三维建模效果进行分析,还原工作区地形地貌、增强地质遗迹资源空间辨识率、提高地质遗迹点定位精度的效果,为准确获取地质遗迹资源分布范围及规模形态提供了技术支撑。     

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。     

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速获取屋顶的二维和三维模型信息,提高生产效率,有效减少成本,为后续屋顶改造提供数据支持,推进城镇环境综合整治,具有较好的工程应用前景。     

低空无人机倾斜摄影测量测图精度实证

为了研究倾斜摄影测量对测图精度的提高作用,以A、B两个测区为例,分别以双片和多片前方交会、竖直和倾斜影像为对比条件,建立立体模型与实景三维模型,并通过对模型和数字线划图中检查点的误差统计,对平面精度和高程精度进行对比分析。相比于基于双片前方交会生成的立体模型,基于多片前方交会生成的实景三维模型精度更高;在地形为高山地的A测区,平面和高程中误差均由分米级提高至厘米级,结合《数字航空摄影测量空中三角测量规范》可以达到1：500比例尺的成图标准。相比于竖直摄影测量,倾斜摄影测量的交会光线更多,因而其模型精度也更高;在地形为山地的B测区,高程精度可与平面精度相当,中误差均在5 cm以内,解决了航空摄影测量因影像采集方式而高程精度较差的难题,基于倾斜实景三维模型进行三维测图,数字线划图中等高线中误差满足《1：500 1：1 000 1：2 000地形图航空摄影测量内业规范》中对1：500比例尺的精度要求。     

基于无人机倾斜摄影测量和BIM技术的三维实景模型在水利工程设计中的应用研究

近年来计算机技术的不断发展,无人机倾斜摄影测量技术也随之越来越便捷高效,目前该项技术已经基本成熟并在工程测量中逐渐普及。针对逐渐趋于主流的无人机倾斜摄影与BIM相结合构建的三维实景模型在水利工程设计工作中的应用及三维成果的应用设想进行研究探索可知,通过无人机倾斜摄影测量技术我们可以得到工程区内的三维实景模型,而BIM技术可以构建工程设计模型,通过三维实景模型与BIM模型的融合,我们可以将建成后的水利工程模型直观的呈现在人们面前,实现设计蓝图与现实环境相结合,可有效解决工程量估算误差较大问题,保证设计数据的准确性和一致性。     

无人机低空倾斜摄影测量技术在玛纳斯智慧城市建设中的应用

倾斜摄影测量技术是近年来随着"智慧城市"在测绘领域发展起来的一项高新技术,克服传统航空摄影只能从垂直角度进行拍摄局限的同时实现了多角度测量,为三维建模提供准确、真实、丰富的地物影像信息,在城市实景模型构建中已被广泛应用。应用高原型油动无人机、Sony7R数码相机、先进的影像处理和三维建模软件,以新疆玛纳斯县城智慧城市建设生产为例,介绍了航空倾斜摄影数据采集、影像处理、三维建模与制作,为玛纳斯县智慧城市建设提供了高精度、高清晰的城市三维模型,促进县城基础建设管理和可持续发展。     

逐层开挖工程整体三维影像模型构建方法

对于高边坡、大型地下洞室、深基坑等逐层开挖工程,开挖形象具有动态变化的特点,工程形象变化大、开挖持续时间长、开挖面位置不断变化,开挖面地质信息必须及时采集,而传统的静态三维影像建模方法难以满足要求。本文以典型的逐层开挖工程——乌东德水电站大坝建基面边坡为研究对象,探索出一套三维影像建模方法,通过无人机倾斜摄影结合像控点测量、数据处理、模型构建,获取建基面整体三维影像。影像成果质量优良,位移偏差一般为5.1~7.9 cm,精度满足一般工程需要。此三维影像建模方法为工程信息存储、分析、展示和后期应用奠定了基础,取得了良好效果。     

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。     

无人机航测倾斜摄影在工矿遗址上的应用

介绍无人机航测倾斜摄影技术的特点,结合工矿遗址航测项目的应用,利用无人机航测倾斜摄影技术生产出测区数字正射影像、实景三维模型、数字地形图,达到生产测绘产品目的的同时,探索实景三维模型其它方面的应用,为以后实景三维模型的推广应用提供一定参考。     

基于激光雷达技术的三维数字露头及其在地质建模中的应用——以巴楚地区大班塔格剖面礁滩复合体为例

介绍了激光雷达技术的工作原理以及数据的采集、处理和解释方法,展示了三维数字露头的构建过程。以塔里木盆地巴楚地区大班塔格剖面中奥陶统一间房组礁滩复合体为研究对象,在真实的三维数字露头地质构架下,以岩相与岩石物性关系为约束,构建了礁滩复合体三维地层结构模型、沉积相模型和储层模型,其结果真实地反映了地质情况。研究表明,基于激光雷达技术的三维数字露头改进了传统的露头建模研究方法,极大地提高了地质模型的精度,能为勘探开发提供有效指导。     

西藏班公湖-怒江结合带北缘多龙地区侏罗纪 增生杂岩的特征及意义

提出遥感图像地质解译三维可视化及影像动态分析新方法,综合利用3S技术,遥感图像数字处理技术,虚拟现实和全数字摄影测量等高科技,通过遥感图像的正射影像处理,多类型遥感图像数据融合,高精度DEM生成和影像复合等工序,按照一定比例尺和飞行路线生成测区的虚拟三维影像动画系列图,以解决高原区数字区调工作者面临的实际问题,弥补其不足。     

适用于地质灾害调查的微型无人机航线控制系统设计与实现

传统的地质灾害野外调查手段已经不能满足日益增长的快速获取信息的需求以及国家精细化地质调查的要求,因此近年来掌上机、无人机、InSAR、高精度遥感等技术在地质灾害调查研究领域得到了不同程度的应用。文章紧密结合地质灾害调查数据采集业务需求和工作流程要求,以微型无人机为采集端,采用无人机技术、地理信息技术和图像融合技术,基于Android系统设计了适用于地质灾害野外调查微型无人机航线控制系统,开发了航线规划、智能续飞、图像快拼、离线地图以及针对不同形态灾害体的不同拍摄模式等功能,实现采集流程全自动化,为地质灾害调查人员提供了快速、便捷的无人机遥感影像数据采集手段,为地质调查工作提供了直观、精准的数据支撑。