無人機航測技術在城市地質調查中的優勢與應用

四川省地質礦產勘查開發局成都水文地質工程地質隊 四川 成都 610072

1 無人機航測技術的優勢

近年來，隨著經濟的不斷發展，城市環境地質問題日漸凸顯，城市地質調查逐漸得到全國重視。與此同時，隨著科技技術的不斷進步，越來越多基礎地質和環境地質調查中應用了“3S”技術，以GIS為平臺搭建了地質信息空間數據庫和信息系統，無人機航測技術作為重要的地質調查手段也成為了研究的重點技術。

無人機的主體結構包括無人機操作平臺、數碼傳感器、數據處理系統和導航定位系統。無人機技術的更新十分方便，軟件升級只需通過互聯網即可完成，無人機由于體積較小、部件模塊化，維修與維護也相對簡便，目前已成為多個行業的首選操作技術，已為城市地質調查、工程測繪、農業土地布局、航拍、軍事探測提供了大量的監測信息和數據。

在城市地質調查中，無人機的應用已相當廣泛，主要涉及有城市三維地質結構調查、地質災害調查、地質資源調查、城市地質信息管理、地質資源環境承載能力綜合評價等多個方面。無人機航測技術與傳統測繪技術方法相比，有如下優勢：①測繪效率高。無人機是一種小型升空飛行裝置，操作簡單、升降時間短、飛行速度快、覆蓋面積廣、數據處理快，具有快速測繪的特點。②信息分辨率較高。高分辨率傳感器是無人機的主要結構之一，無人機在航拍過程中可以獲取高清的圖像信息，精度可滿足大比例測圖的要求。③無人機成本較低。無人機技術運營成本較低，性價比較高。

2 無人機航測技術在城市地質調查中的應用

2.1 在城市活動斷裂調查中的應用

2.1.1 地貌快速測繪 無人機具有靈活機動、飛行速度快、重復周期短的特點，在城市活動斷層調查中可以對區域內地貌進行快速測繪。以阿壩縣1：1萬城市活動斷裂調查為例，工作中采用了四旋翼無人機對阿壩縣城區進行測繪，結果顯示：無人機測繪效率高，可以在1s內完成多達72次拍攝，在100m上空飛行10min，完成測繪的面積達到了5萬平方米；無人機測繪精度高，在其拍攝到的影像中可以清晰地看到樹木紋理，分辨率能夠達到3cm，在精度上完全能夠滿足大比例尺測圖的要求；無人機測繪可視化，對測得的影像進行處理后，能夠實現其各個角度、方位的可視化，能夠將測區的河流、階地、斷層坎、植被覆蓋情況等都展現出來。

2.1.2 三維建模 三維建模是指將無人機多角度拍攝到的影像圖片導入系統中后，通過處理高程數據，并在GIS軟件中根據高程點數據構建不規則三角網，再生成DEM，可以將測繪區以立體方式展現出來。在阿壩縣1：1萬城市活動斷裂調查中，對測繪區進行三維建模，不僅可以將測區的斷層坎、地震斷塞塘、階地坎、洪積扇、河流漫灘等地貌都展示出來，還能夠將其的長度、高度、寬度等相關信息顯示出來，在第一時間實現了三維可視化，對城市活動斷層調查及階地準確劃分意義重大。

2.1.3 危險性評估的應用 根據無人機測繪獲取到的影像數據，能夠提取出測繪區的二維圖像和三維圖像，從而能夠將已有地貌或地質災害的信息全面地展現出來。在城市活動斷裂調查中，利用無人機測繪得到的影像數據，經實地調查核實，可以進行地質地貌、地質災害分布等專題圖制作。據此，有針對性對活動斷層可能誘發的地面沉降、地裂縫、滑坡、崩塌等區域進行變形監測，開展城市地震危險性評估或地質災害危險性評估等工作。以此得出可能發生的災害的區域、類型以及規模等信息，從而為城市建設規劃、救災重點區域確定、災后重建選址等提供重要參考。

2.2 在城市地籍測繪中的應用

2.2.1 獲取城市地籍測繪相關數據 在采集城市地籍測繪相關數據中，常常存在一些特殊區域人無法到達，甚至還有個別地區存在一定的危險性，或者個別地區測繪的面積過大，單憑人工測繪需要消耗大量的時間。但是應用無人機技術，便可以充分利用無人機的飛行能力，對特殊地區及周圍進行測繪。而且無人機的飛行速度快，無需較長時間便可以采集到一些面積較大的地區資料，再加上無人機上攜帶了專門的攝影器材，可以精準采集數據，提高數據的精準性。

2.2.2 修正攝影測量影像中的失誤 將無人機技術應用在城市地籍測繪中，在拍攝到比較清晰的影像后，無人機內部會對影像的內容進行詳細修改，并將攝影測量過程中將無人機和地球衛星上的定位聯系起來，通過網絡搜索本地區的精準地圖，再將其同無人機拍攝到的影像進行對比，找出失誤，并輔助無線網絡修正影像中的失誤。

2.2.3 空三加密處理 在地籍測繪中應用無人機航測技術時使用的是非測量相機，所以影像照片中難免會出現光學畸變的情況，這直接影響攝影的成像，因此必須嚴格把控這種情況。通常情況下，無人機攝影測量是對實際景象的正后方開展空三加密，以提升攝影測繪的精準度。當前，我國在城市地籍測繪中應用大多是Pix4D+EPS+CASS體系，該體系主要是結合無人機攝影測量特點進行處理，產出DOM、DSM、DLG等數字成果，并結合城市地籍測量的要求，完成大比例尺地形圖、地籍圖、宗地圖等數據成果。

結語

綜上所述，無人機具有高分辨率影像和高精度定位數據獲取能力，并有快速時效的特點，提高了測繪工作效率同時也降低了相關費用。隨著國民經濟增長需求、環境保護和安全及社會發展對數據的要求不斷提升，無人機在規劃建設、災害防治、城市資源、環境綜合治理等各個城市地質工作領域中均發揮著積極的作用，應用前景廣闊。