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。      

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。     

基于北斗与InSAR的地质灾害监测关键问题探讨

针对我国南方地区在地形复杂、植被覆盖度高的特殊条件下,地质灾害监测成本高、精度低的难题,提出了基于北斗联合光学、雷达等多源卫星遥感手段的地质灾害监测技术体系。充分利用北斗的高时间分辨率、雷达卫星的高空间分辨率,结合高分率光学遥感手段,探讨了面向复杂地形和植被覆盖的CR和PSInSAR联合监测、基于多源遥感数据的地表覆盖信息提取与变化监测以及集成北斗与多源遥感的地表形变监测等关键技术问题,建立地质灾害区域的高时间分辨率+高空间分辨率的地表形变场,耦合地表覆盖物的变化场,建立了一套基于地表形变的地质灾害监测技术方法。相比于传统方法,此技术方法成本相对低廉,监测精度相对较高,可为今后复杂地区的地质灾害监测提供一种新的方法。     

航道水下数字高程模型的构建方法

以东莞市某航道水下数字地形构建为例,应用GPS—RTK技术并配合测深仪,荻取水下地形测量原始数据。通过VC＋ObjectARXCAD二次开发,在构建格网DEM精度和运行效率方面,利用几种内插方法实现了数字航道水下地形模型的构建,得出在水下地形起伏不大的情况下．TIN线性内插在构建航道格网DEM中是一种高效率、高精度的方法。     

利用TM遥感影像和DEM估算山区地表反照率

利用Landsat TM遥感影像可见光-近红外波段的数据和DEM,计算了复杂地形条件下的反射率,再将窄波段的光谱反射率组合得到地表反照率.在计算反射率时解决了两方面的问题:计算太阳入射光谱辐射时考虑了微观地形因素的局地海拔、地形坡度、坡向、地形遮蔽等参数对较高分辨率影像的影响;考虑了大气对遥感图像的影响.在全面地考虑了大气和地形对影像影响的基础上,发展了一个适用于利用DEM和较高分辨率的卫星影像计算复杂地形条件下的地表反射率和反照率的模型.以黑河上游山区为例,利用TM图像和DEM计算了复杂地形条件下的地表反照率,对结果进行验证表明模型合理可行.     

青藏高原DEM的生成与应用

数字高程模型（DEM）不仅可以实现三维地形可视化，而且还能由其进一步获得与高程有关的地形要素。针对青藏高原DEM生成和应用过程中碰到的数据量大、区域广阔、应用难度大等问题，本文给出了相应的解决方案，提出一套DEM制作和应用流程：以1：25万地形图矢量等高线数据内插方式生成青藏高原DEM数据，在此基础上，运用Mask处理后相交分析思想与多级金字塔、DEM水淹分析、高程分带等处理技术实现了青藏高原三维地形可视化、三维遥感影像制作、及其它生态地质环境因素的变化分析。基于此方法生成的青藏高原DEM数据，不仅精度高，三维地形可视化效果好，而且解决了海量DEM数据与其它资料综合分析的问题。     

基于多源、 多时相遥感影像的高原湖泊提取及其不确定性——以西藏羊卓雍错流域为例

基于野外实地考察, 以西藏中南部羊卓雍错流域为例, 探讨了基于多源、 多时相遥感影像的高原湖泊提取. 目前计算机辅助分类方法在高原湖泊提取上存在很大的局限性, 目视解译方法虽然繁琐, 但能结合丰富的经验信息, 故而成为当今高原湖泊提取的较为现实与可行的方法. 为此, 针对各季湖面特征的不同相态, 结合图像增强技术、 DEM等辅助信息和野外实地验证, 建立了高原湖泊不同时相的遥感解译标志. 根据1972-2009年Landsat、 CBERS和HJ-1A/1B等3种不同数据源的37幅遥感影像提取了流域内主要湖泊, 并分析了湖泊面积的年内与年际变化. 在此基础上, 讨论了高原湖泊提取过程的不确定性, 包括遥感影像甄选、 几何校正误差、 数字化容差和目视解译经验等给结果带来的不确定性. 结果表明: 引入高分辨率、 多源遥感影像以及不受天气状况影响的微波影像有助于高原湖泊变化监测能力与解译精度的提高; 而综合考虑地形信息、 湖泊不同时相特征, 适用于多种数据源的计算机自动解译算法研发, 将提高长时间序列高原湖泊提取的效率.     

河流水体悬浮泥沙遥感研究进展与展望

河流悬浮泥沙动态监测对河道变迁、水利工程安全运行、生态和环境保护等都具有重要的应用价值,利用遥感技术可对大区域河流水体悬浮泥沙进行实时监测。与海洋和湖泊等大面积水体相比,当前对河流悬浮泥沙遥感关注较少,且已有研究主要关注入海河流河口区域。为充分发挥不同时间、空间和光谱分辨率多源卫星遥感资料优势,实现更广泛区域、不同级别河流的悬浮泥沙输运遥感监测,对国内外已发表的关于河流悬浮泥沙卫星遥感的数据源和模型进行了系统归纳,总结出河流悬浮泥沙卫星遥感研究中面临河流遥感反射率高精度提取、悬浮泥沙浓度高精度遥感和基于二维表层悬浮泥沙浓度遥感的三维通量遥感等挑战和难点;在此基础上,从去除邻近效应大气校正、考虑悬浮泥沙粒径分布的浓度遥感和悬浮泥沙输运通量三维遥感3个方面对河流悬浮泥沙遥感监测的未来发展进行了展望。     

基于虚拟GIS和空间分析的小流域泥石流地质灾害遥感解译——以嵊州市为例

介绍了基于虚拟GIS和空间分析技术在小流域泥石流地质灾害遥感解译中的方法及其应用,提出了基于数字高程模型(DEM)、遥感影像和各类地质环境要素创建遥感解译环境,并以嵊州市小流域泥石流地质灾害调查与评价项目为例,阐述了小流域泥石流调查分级、泥石流沟谷与地质环境要素提取等工作的技术方案.该方案有效地改善了遥感解译环境,提高了解译精度与工作效率,获得了丰富的地质环境信息,成为区域性泥石流调查的有效手段.     

基于低空遥感地貌观测的逆断层陡坎研究:以张流沟滩断层陡坎为例

活动断层相关地貌特征的定量研究是揭示古地震和断裂属性的重要依据,其中陡坎地貌是断裂活动的重要地貌响应,是有效识别活动断裂的重要地貌标志。近年来,无人机低空遥感观测技术的不断进步,使得高分辨率地貌数据的快速获取成为现实。本研究利用无人机低空遥感地貌观测技术,对张流沟滩处的断层陡坎附近进行高分辨率数字地形数据的采集。断层陡坎位于张流沟滩河流Ⅱ级阶地上,影像采集范围为800 m×400 m的矩形区域。经过一系列的影像处理,最终获取了目标区地面分辨率为0.1 m的DEM(数字高程模型)数据。基于该DEM数据可以提取到正交于断层陡坎的高程、坡度剖面。利用高程剖面所展示的地形地貌信息,可以提取到陡坎高度为(2.81±0.05) m;利用坡度剖面所展示的坡度曲线特征,可以推断该陡坎至少经历过两次断错活动事件,并且陡坎存在向上“凸起样式”。通过探槽解译,确定该陡坎下伏断裂至少发生过两次活动事件,其中较早的地震事件接近(3.68±0.14) ka B.P.,最晚期的地震活动应为1927年古浪8级地震,两次断裂活动累计垂直位移为(2.80±0.2) m。将以上两种研究方法相比较可以发现,探槽结构分析与低空遥感获取的定量化地貌信息分析结果基本一致,均能够有效揭示古地震期次及累计的同震位移量。最终本研究将探槽揭示的地层单元的沉积、构造信息与陡坎坡度数据特征相结合,提出了基于断层传播褶皱模型的“陡坎凸起”地貌响应样式来解释陡坎存在的向上“凸起样式”。实践证明,利用无人机低空遥感地貌观测技术能够定量、半定量化揭示下伏断裂的活动信息,结合传统断裂研究手段,可以更全面解释活动断层的沉积、构造特征及地形、地貌现象。总的来说,无人机低空遥感地貌观测技术的应用可作为传统古地震研究的辅助手段,并有其独特的方法优势。     

高程数据网格间距对重力中区地形改正精度的影响

为了解高程数据网格间距对表面积分法、直立长方体法和平均高程直立长方体法计算的中区地形改正值精度的影响,笔者选择某地区450个测点,并使用不同网格间距高程数据计算中区地改值,通过对比发现表面积分法计算精度受高程数据网格间距影响较小,而直立长方体法反之。然后将中区地改50~2 000 m分为10个区间段进行计算,通过统计得出误差的45%和30%左右都分布在50~200 m和200~500 m段,因此提出提高中区地形改正精度必须提高50~200 m和200~500 m内高程数据网格密度。     

工程土方量计算比较分析

土方计算的基本方法有断面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型(DEM)法。在实际生产应用中，不同的方法计算的同一场地土方量数量相差较大，所以不同方法土方计算精度不同，适用范围也不一样。本文基于对工程土方量计算中的断面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型(DEM)法的基本原理、方法和优缺点比较分析。从理论上讨论它们的适用范围、条件及精度分析。结果表明，DEM法适用于所有场地，且精度较高，方格网法只适用于平坦场地；断面法适用于特别复杂的狭长带状地形场地。     

基于ZY3 DEM和SRTM DEM的北京平原区地貌特征探析

研究区主要包括北京东部的通州、平谷、顺义、燕郊、大厂和三河,位于华北沉降带北部、阴山东西向构造带南缘。该区地势总体上西北略高,东南略低,为大型缓倾斜平原,地形不仅受本区内北东向断裂的影响,还受北西向断裂的影响。资源三号卫星立体影像(ZY3)DEM和NASA航天飞机雷达地形任务(SRTM)DEM在北京地区地貌特征研究中显示出了许多优于其他DEM的优势。文章利用包括水系偏转、河长坡降指标(SL)、面积-高程积分值(HI)、等值线分级色彩显示和地形粗糙度等几种地形参数,分析了地形特征与断层构造活动性的关系。水系的右旋偏转证实了该区北东向断裂的右旋走滑活动,如夏垫断裂和其他相邻断裂。SL指数表明,河床纵剖面在横跨断层处均是陡坡;HI的高值主要集中在南口-孙河断裂与该区其他北东向断裂的交汇处,夏垫断裂的中段,以及香河县西北部,反映了该区强烈的构造活动,同时也反映出可能存在隐伏断层。另外,研究表明,面积、高程积分值的高值区与低值区相邻衔接处,往往是地震危险性较大的地方。此外,平原区相同值域的面积-高程积分所反映的构造活动强度应该与山区不同,因此地貌演化阶段划分标准也应与山区有所不同。等值线分级色彩显示对地形变化非常敏感,当与已识别的断层重叠时,大部分地形突变的地方都与断层活动有关。地形粗糙度分析显示不同断裂带的地形粗糙度与断裂活动强度呈正相关关系。     

基于Goldstein路径跟踪的相位解缠算法研究

InSAR（合成孔径干涉雷达测量）是一种新型对地观测技术,由于其高精度、大区域、可穿透云雾、全天候、全天时的工作特性,在数字高程模型（DEM）提取以及地表形变监测方面有着独特的优势.在InSAR图像处理的过程中,相位解缠是至关重要的一步,相位解缠效果的好坏直接影响到高程图的精度.本文利用ASAR数据,在ROI_PAC软件下进行处理,对DEM提取流程进行简要的分析.ROI_PAC软件处理InSAR数据所应用的相位解缠算法是最经典的路径跟踪法——枝切法.对于该算法本文进行了详细的分析探讨,并针对算法中残差点搜索的过程提出了一种新的改进算法思想.     

基于GPU的地形可视化加速算法研究

地形可视化是利用数字高程模型DEM,采用计算机图形学和图像处理技术进行三维地形模拟显示。该技术在深部矿产预测、矿产资源评价、虚拟现实、娱乐游戏、飞行模拟等诸多领域有着广泛的应用。随着数据量的增大,三维地形可视化的实时、流畅视觉效果受到当前的计算机硬件技术水平限制。针对这一问题,本文运用ROAM算法进行地形建模,利用GPU高速并行运算性能加速地形可视化建模速度,加速模型显示效果。实验对比表明:当计算量比较小时,加速效果不显著;随着计算量的增大,计算效果越来越明显;当计算量达到一定值时,加速效果达到一个稳定的加速趋势。研究结果为地形可视化及矿产资源评价等类似工作提供了原创性可视化技术支撑。     

基于DEM的地层界线V字型法则实现

地质人员经常依照V字型法则连接地层出露界线,但因其随意性和局限性容易出现误差和错误.基于GIS的机助地质填图系统中,基于等高线求取界线由于等高线的不连续性有着明显的局限性.为此,在DEM形成的三维空间中通过求解DEM与空间平面交线的方法来获取地质界线,可以有效地提高精度.文章分析探讨了基于不规则三角形网的地层界线求取思路,并通过实际例子对V字型法则给以实现,结果证明该方法执行速度较快、精度高.     

Reference 3D、ASTER DEM在公路勘察设计中的应用探讨

Reference 3D是法国Spot立体卫星影像生成的DEM、ASTER DEM是高分辨率卫星成像设备—ASTER获取的立体影像生成的DEM,它们全球覆盖范围广、数据获取快、质量稳定。针对我国缺乏1:10000或1:5000基础地形资料的地区、难以获取资料的海外交通建设地区,本文探讨基于这两种DEM进行公路勘察设计。工程实践表明:Reference 3D相比ASTERDEM有着更高的精度,质量更加稳定可靠,可以满足公路勘察设计中规划、工可等阶段的需要,从而提高工作效率,缩短外业周期,降低成本。     

DEM在构造地貌定量分析中的应用与展望

作为一种描述地形起伏特征的数据模型,数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示）,为研究地表的演化过程提供了数据基础。文章归纳梳理了DEM在基本地形因子、流域地貌特征、古地貌面的重塑、构造地貌发育模式、地貌分类与制图以及地形特征提取算法等领域的应用现状。总的来看,DEM研究对象以陆地为重点,以河流地貌和山地地貌为主要内容;研究过程从早期对地貌形态的定性描述向多种地貌参数的半定量、定量分析转变;研究尺度空间上从某个小流域到整个造山带,时间上从数小时向百万年扩展。构造地貌演化时间序列的不确定性、地貌参数获取的复杂性、地形模型算法的多样化以及DEM生成过程中的误差因素,这些均影响构造地貌定量分析结果的准确度,因此在归纳梳理已有研究成果的同时,对DEM在构造地貌研究领域的应用进行了一些思考。      

高精度机载LiDAR在小江活动构造和地质灾害研究中的应用

通过机载LiDAR飞行数据处理,获得飞行区内高精度的数字高程模型（DEM）和数字地表模型（DSM）等数字地形成果,应用数字地形进行地质构造解译,确定小江活动断裂展布及构造地貌特征,圈定飞行区内金沙江、小江的滑坡及泥石流的分布范围,估算其面积及体积,为此类地质灾害的预警提供可靠信息。