四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 四川 成都 610072

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題日漸凸顯，城市地質(zhì)調(diào)查逐漸得到全國(guó)重視。與此同時(shí)，隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多基礎(chǔ)地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)用了“3S”技術(shù)，以GIS為平臺(tái)搭建了地質(zhì)信息空間數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)作為重要的地質(zhì)調(diào)查手段也成為了研究的重點(diǎn)技術(shù)。

無(wú)人機(jī)的主體結(jié)構(gòu)包括無(wú)人機(jī)操作平臺(tái)、數(shù)碼傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和導(dǎo)航定位系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)技術(shù)的更新十分方便，軟件升級(jí)只需通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)即可完成，無(wú)人機(jī)由于體積較小、部件模塊化，維修與維護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)便，目前已成為多個(gè)行業(yè)的首選操作技術(shù)，已為城市地質(zhì)調(diào)查、工程測(cè)繪、農(nóng)業(yè)土地布局、航拍、軍事探測(cè)提供了大量的監(jiān)測(cè)信息和數(shù)據(jù)。

在城市地質(zhì)調(diào)查中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，主要涉及有城市三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、地質(zhì)資源調(diào)查、城市地質(zhì)信息管理、地質(zhì)資源環(huán)境承載能力綜合評(píng)價(jià)等多個(gè)方面。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)方法相比，有如下優(yōu)勢(shì)：①測(cè)繪效率高。無(wú)人機(jī)是一種小型升空飛行裝置，操作簡(jiǎn)單、升降時(shí)間短、飛行速度快、覆蓋面積廣、數(shù)據(jù)處理快，具有快速測(cè)繪的特點(diǎn)。②信息分辨率較高。高分辨率傳感器是無(wú)人機(jī)的主要結(jié)構(gòu)之一，無(wú)人機(jī)在航拍過(guò)程中可以獲取高清的圖像信息，精度可滿(mǎn)足大比例測(cè)圖的要求。③無(wú)人機(jī)成本較低。無(wú)人機(jī)技術(shù)運(yùn)營(yíng)成本較低，性?xún)r(jià)比較高。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在城市地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

2.1 在城市活動(dòng)斷裂調(diào)查中的應(yīng)用

2.1.1 地貌快速測(cè)繪 無(wú)人機(jī)具有靈活機(jī)動(dòng)、飛行速度快、重復(fù)周期短的特點(diǎn)，在城市活動(dòng)斷層調(diào)查中可以對(duì)區(qū)域內(nèi)地貌進(jìn)行快速測(cè)繪。以阿壩縣1：1萬(wàn)城市活動(dòng)斷裂調(diào)查為例，工作中采用了四旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)阿壩縣城區(qū)進(jìn)行測(cè)繪，結(jié)果顯示：無(wú)人機(jī)測(cè)繪效率高，可以在1s內(nèi)完成多達(dá)72次拍攝，在100m上空飛行10min，完成測(cè)繪的面積達(dá)到了5萬(wàn)平方米；無(wú)人機(jī)測(cè)繪精度高，在其拍攝到的影像中可以清晰地看到樹(shù)木紋理，分辨率能夠達(dá)到3cm，在精度上完全能夠滿(mǎn)足大比例尺測(cè)圖的要求；無(wú)人機(jī)測(cè)繪可視化，對(duì)測(cè)得的影像進(jìn)行處理后，能夠?qū)崿F(xiàn)其各個(gè)角度、方位的可視化，能夠?qū)y(cè)區(qū)的河流、階地、斷層坎、植被覆蓋情況等都展現(xiàn)出來(lái)。

2.1.2 三維建模 三維建模是指將無(wú)人機(jī)多角度拍攝到的影像圖片導(dǎo)入系統(tǒng)中后，通過(guò)處理高程數(shù)據(jù)，并在GIS軟件中根據(jù)高程點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)，再生成DEM，可以將測(cè)繪區(qū)以立體方式展現(xiàn)出來(lái)。在阿壩縣1：1萬(wàn)城市活動(dòng)斷裂調(diào)查中，對(duì)測(cè)繪區(qū)進(jìn)行三維建模，不僅可以將測(cè)區(qū)的斷層坎、地震斷塞塘、階地坎、洪積扇、河流漫灘等地貌都展示出來(lái)，還能夠?qū)⑵涞拈L(zhǎng)度、高度、寬度等相關(guān)信息顯示出來(lái)，在第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)了三維可視化，對(duì)城市活動(dòng)斷層調(diào)查及階地準(zhǔn)確劃分意義重大。

2.1.3 危險(xiǎn)性評(píng)估的應(yīng)用 根據(jù)無(wú)人機(jī)測(cè)繪獲取到的影像數(shù)據(jù)，能夠提取出測(cè)繪區(qū)的二維圖像和三維圖像，從而能夠?qū)⒁延械孛不虻刭|(zhì)災(zāi)害的信息全面地展現(xiàn)出來(lái)。在城市活動(dòng)斷裂調(diào)查中，利用無(wú)人機(jī)測(cè)繪得到的影像數(shù)據(jù)，經(jīng)實(shí)地調(diào)查核實(shí)，可以進(jìn)行地質(zhì)地貌、地質(zhì)災(zāi)害分布等專(zhuān)題圖制作。據(jù)此，有針對(duì)性對(duì)活動(dòng)斷層可能誘發(fā)的地面沉降、地裂縫、滑坡、崩塌等區(qū)域進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，開(kāi)展城市地震危險(xiǎn)性評(píng)估或地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估等工作。以此得出可能發(fā)生的災(zāi)害的區(qū)域、類(lèi)型以及規(guī)模等信息，從而為城市建設(shè)規(guī)劃、救災(zāi)重點(diǎn)區(qū)域確定、災(zāi)后重建選址等提供重要參考。

2.2 在城市地籍測(cè)繪中的應(yīng)用

2.2.1 獲取城市地籍測(cè)繪相關(guān)數(shù)據(jù) 在采集城市地籍測(cè)繪相關(guān)數(shù)據(jù)中，常常存在一些特殊區(qū)域人無(wú)法到達(dá)，甚至還有個(gè)別地區(qū)存在一定的危險(xiǎn)性，或者個(gè)別地區(qū)測(cè)繪的面積過(guò)大，單憑人工測(cè)繪需要消耗大量的時(shí)間。但是應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，便可以充分利用無(wú)人機(jī)的飛行能力，對(duì)特殊地區(qū)及周?chē)M(jìn)行測(cè)繪。而且無(wú)人機(jī)的飛行速度快，無(wú)需較長(zhǎng)時(shí)間便可以采集到一些面積較大的地區(qū)資料，再加上無(wú)人機(jī)上攜帶了專(zhuān)門(mén)的攝影器材，可以精準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

2.2.2 修正攝影測(cè)量影像中的失誤 將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用在城市地籍測(cè)繪中，在拍攝到比較清晰的影像后，無(wú)人機(jī)內(nèi)部會(huì)對(duì)影像的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)修改，并將攝影測(cè)量過(guò)程中將無(wú)人機(jī)和地球衛(wèi)星上的定位聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索本地區(qū)的精準(zhǔn)地圖，再將其同無(wú)人機(jī)拍攝到的影像進(jìn)行對(duì)比，找出失誤，并輔助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)修正影像中的失誤。

2.2.3 空三加密處理 在地籍測(cè)繪中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)時(shí)使用的是非測(cè)量相機(jī)，所以影像照片中難免會(huì)出現(xiàn)光學(xué)畸變的情況，這直接影響攝影的成像，因此必須嚴(yán)格把控這種情況。通常情況下，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量是對(duì)實(shí)際景象的正后方開(kāi)展空三加密，以提升攝影測(cè)繪的精準(zhǔn)度。當(dāng)前，我國(guó)在城市地籍測(cè)繪中應(yīng)用大多是Pix4D+EPS+CASS體系，該體系主要是結(jié)合無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量特點(diǎn)進(jìn)行處理，產(chǎn)出DOM、DSM、DLG等數(shù)字成果，并結(jié)合城市地籍測(cè)量的要求，完成大比例尺地形圖、地籍圖、宗地圖等數(shù)據(jù)成果。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)具有高分辨率影像和高精度定位數(shù)據(jù)獲取能力，并有快速時(shí)效的特點(diǎn)，提高了測(cè)繪工作效率同時(shí)也降低了相關(guān)費(fèi)用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需求、環(huán)境保護(hù)和安全及社會(huì)發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)的要求不斷提升，無(wú)人機(jī)在規(guī)劃建設(shè)、災(zāi)害防治、城市資源、環(huán)境綜合治理等各個(gè)城市地質(zhì)工作領(lǐng)域中均發(fā)揮著積極的作用，應(yīng)用前景廣闊。