一、環(huán)境地質調查簡介

環(huán)境地質調查是通過對區(qū)域地質環(huán)境條件和由自然地質作用及人類活動引起的環(huán)境地質問題的調查研究，評價預測資源開發(fā)與國土整治的環(huán)境地質條件,論證重大區(qū)域性環(huán)境地質問題和有關地質災害的地質環(huán)境背景,擬定地質環(huán)境保護對策，為區(qū)域經濟與社會可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設與地質環(huán)境保護提供科學依據(jù)。

環(huán)境地質調查的具體任務是:查明區(qū)域地質環(huán)境條件;調查主要環(huán)境地質問題和地質災害的類型與特征、成因機制、分布規(guī)律及其危害;分析地質環(huán)境系統(tǒng)演變的基本規(guī)律,評價預測其對人類生存環(huán)境的影響;評價人類活動對地質環(huán)境的影響,預測其發(fā)展趨勢;編制環(huán)境地質圖系,開展環(huán)境地質區(qū)劃:研究重大環(huán)境地質問題和有關災害的地質環(huán)境背景,論證地質環(huán)境綜合整治與保護對策。

無人機低空攝影測量系統(tǒng)是以無人機為飛行平臺搭載傳感器設備獲取地面遙感信息的遙感測量方式。該技術與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感和大飛機航測相比，具有成本低廉、起降方便靈活、作業(yè)周期短、時效性強、影像分辨率高等優(yōu)勢，在小區(qū)域大比例尺地形圖測繪、應急救災、國土監(jiān)測、獲取高分辨率影象像圖方面得到廣泛應用。

本文以飛馬D200無人機在華北某環(huán)境地調項目中的應用為例，探討無人機航測外業(yè)航飛、影像數(shù)據(jù)處理、及成果應用，以期在今后此類工作中更好地發(fā)揮其作用，為環(huán)境地質調查工作提供一種可行的技術作為參考。

二、項目介紹

無人機航測區(qū)域總面積16平方公里，位于四川省綿陽市平武縣區(qū)域內，平武縣境內山地主要由近南北走向的岷山山脈、近東西走向的摩天嶺山脈和近北東至南西走向的龍門山脈組成，海拔1000米以上的山地占幅員面積的94.33%。地勢西北高、東南低，西北部為極高山、高山，向東南漸次過度為中山、低中山和低山。西北部最高處岷山主峰雪寶頂海拔5588米，東南部最低處涪江二郎峽椒園子河谷海拔600米，兩地高差近5000米。

（一）工作流程

前期通過對平武縣進行實地考察發(fā)下如下問題：

1. 項目區(qū)處于山區(qū)，平坦地區(qū)較少，無人機起飛場地選取難；

2. 周圍山體較高，需要在山上尋找起飛點；

3. 山體上架空輸電線較多，容易發(fā)生碰撞。

（二）航線規(guī)劃

結合平武縣具體地形特點，由于航測區(qū)域高低落差較大，因此在飛行過程中我們采用了變高飛行來確保建筑物的精度。航測范圍飛行分為兩個個測區(qū)，東側區(qū)域飛行19個架次，西側區(qū)域飛行11個架次，共計飛行30架次。

航線參數(shù)：

1. 航高：319m

2. 航向重疊度：75%；

3. 旁向重疊度：75%；

航線示意圖

變高航線示意圖

航飛設計技術參數(shù)表

三、現(xiàn)場飛行

基準站架設在任意點位上，通過網絡連接用戶單位的CORS站，采集基站準確坐標，飛機具備RTK/PPK融合差分作業(yè)模式，可獲取高精度POS數(shù)據(jù)。

D200搭載D-OP300傾斜模塊模塊仿地形飛行，保持對地高度319米，采集數(shù)據(jù)。飛行完畢后，連接飛機，下載飛機記錄數(shù)據(jù)、照片數(shù)據(jù)等，以備內業(yè)數(shù)據(jù)處理。

四、內業(yè)數(shù)據(jù)處理

該項目使用Smart3D軟件進行數(shù)據(jù)處理，由于它具有無需人工干預地從簡單連續(xù)影像中生成最逼真的真三維場景模型，具有高效、快捷、智能，Smart3D能接受各種硬件采集的各種原始數(shù)據(jù)，并通過模擬系統(tǒng)對該產品進行相應的數(shù)據(jù)處理，依靠其超高技術的建模功能為用戶創(chuàng)建高質量的三維模型的特點，被廣泛應用于無人機傾斜攝影測量三維建模。

4.1 數(shù)據(jù)整理

Pos數(shù)據(jù)如圖3-5（坐標系：WGS-84）：

影像數(shù)據(jù)如圖4-6：

4.2 空中三角測量

空中三角測量是立體攝影測量中，根據(jù)少量的野外控制點，在室內進行控制點加密，求得加密點的高程和平面位置的測量方法。其主要目的是為缺少野外控制點的地區(qū)測圖提供絕對定向的控制點。因此，在空中三角測量之前需要將少量RTK所測得的控制點標記在影像上，即刺點，刺點完成之后即可進行空中三角測量，具體結果如圖：

空三報告如下如圖：

4.3 三維重構

三維重構，指的是通過攝像機獲取場景物體的數(shù)據(jù)圖像，并對此圖像進行分析處理，再結合計算機視覺知識推導出現(xiàn)實環(huán)境中物體的三維信息。在Smart3D中具體的操作包括，區(qū)域分片，選擇當前坐標系以及輸出坐標系等操作，最后提交任務，計算機完成重構任務后的結果也就是我們所要獲取的最終成果—項目區(qū)域三維模型，如圖4-3，圖4-4。

4.4 成果圖展示

空三數(shù)據(jù)處理后，基本定向點平面中誤差為0. 126 m、高程中誤差為0 3 93 m ，均符合《低空數(shù)字航空攝影測量內業(yè)》規(guī)范規(guī)定。進行 DEM加工生產時注意使用特征數(shù)據(jù)、等高線、高程注記點數(shù)據(jù)等參與D EM 的生成，并 將 DEM套合到立體模型上，檢查點位是否切準地面、另外檢面狀水域的格網高程是否符合水面高程特征規(guī)律。

利用無人機低空航測得到的影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型、數(shù)字線劃形圖、可為地址調查提供詳細的地面解譯信息，如：塌陷、陡坎、裂縫、地形變化、建筑物、地類植被等。除此之外還可以利用DEM制作剖面圖進行坡度、坡向的數(shù)據(jù)分析。

無人機航測在環(huán)境地質調查中的應用可概括為三個方面：

1. 使用無人機航測獲取的影像承載信息豐富、對災害體表面信息完全覆蓋，通過影像解譯，可以迅速地調查清楚地質災害體的孕災環(huán)境和承災體，為災害應對方式（治理、避讓、進一步觀測）的選擇提供依據(jù)。

2. 高分辨率的無人機航測成果可以對土地利用情況、災害體上的工程設施建設等進行判讀，結合受災環(huán)境可以綜合評判其利用與建設的可行性和合理性，對在滑坡、塌陷等地質災害區(qū)域進行的如邊坡開挖、道路、房屋建設等不合理的利用方式進行糾正。

3. 可以對緩動地質災害，如軟性基質上的滑坡體的后壁滑動、滑坡前沿鼓脹區(qū)表土跨塌、地下水突出、地表植被破壞等情況進行一定的監(jiān)測。結合地質物探、地下水觀測等手段，可實現(xiàn)在環(huán)境地質調查工作中對地質災害體立體式的全面觀測。

五、總結

開展環(huán)境地質調查工作需要大量的數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字正攝影像圖DOM、數(shù)字線劃圖DLG、等數(shù)字地理信息數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)的技術手段則周期長、成本高。而采用無人機低空航測系統(tǒng)則具有高機動性、高分辨率、高度集成和低成本的特點?？梢院芎玫膹涀銈鹘y(tǒng)測繪的不足。