无人机航测技术在城市地质调查中的优势与应用

四川省地质矿产勘查开发局成都水文地质工程地质队 四川 成都 610072

1 无人机航测技术的优势

近年来，随着经济的不断发展，城市环境地质问题日渐凸显，城市地质调查逐渐得到全国重视。与此同时，随着科技技术的不断进步，越来越多基础地质和环境地质调查中应用了“3S”技术，以GIS为平台搭建了地质信息空间数据库和信息系统，无人机航测技术作为重要的地质调查手段也成为了研究的重点技术。

无人机的主体结构包括无人机操作平台、数码传感器、数据处理系统和导航定位系统。无人机技术的更新十分方便，软件升级只需通过互联网即可完成，无人机由于体积较小、部件模块化，维修与维护也相对简便，目前已成为多个行业的首选操作技术，已为城市地质调查、工程测绘、农业土地布局、航拍、军事探测提供了大量的监测信息和数据。

在城市地质调查中，无人机的应用已相当广泛，主要涉及有城市三维地质结构调查、地质灾害调查、地质资源调查、城市地质信息管理、地质资源环境承载能力综合评价等多个方面。无人机航测技术与传统测绘技术方法相比，有如下优势：①测绘效率高。无人机是一种小型升空飞行装置，操作简单、升降时间短、飞行速度快、覆盖面积广、数据处理快，具有快速测绘的特点。②信息分辨率较高。高分辨率传感器是无人机的主要结构之一，无人机在航拍过程中可以获取高清的图像信息，精度可满足大比例测图的要求。③无人机成本较低。无人机技术运营成本较低，性价比较高。

2 无人机航测技术在城市地质调查中的应用

2.1 在城市活动断裂调查中的应用

2.1.1 地貌快速测绘 无人机具有灵活机动、飞行速度快、重复周期短的特点，在城市活动断层调查中可以对区域内地貌进行快速测绘。以阿坝县1：1万城市活动断裂调查为例，工作中采用了四旋翼无人机对阿坝县城区进行测绘，结果显示：无人机测绘效率高，可以在1s内完成多达72次拍摄，在100m上空飞行10min，完成测绘的面积达到了5万平方米；无人机测绘精度高，在其拍摄到的影像中可以清晰地看到树木纹理，分辨率能够达到3cm，在精度上完全能够满足大比例尺测图的要求；无人机测绘可视化，对测得的影像进行处理后，能够实现其各个角度、方位的可视化，能够将测区的河流、阶地、断层坎、植被覆盖情况等都展现出来。

2.1.2 三维建模 三维建模是指将无人机多角度拍摄到的影像图片导入系统中后，通过处理高程数据，并在GIS软件中根据高程点数据构建不规则三角网，再生成DEM，可以将测绘区以立体方式展现出来。在阿坝县1：1万城市活动断裂调查中，对测绘区进行三维建模，不仅可以将测区的断层坎、地震断塞塘、阶地坎、洪积扇、河流漫滩等地貌都展示出来，还能够将其的长度、高度、宽度等相关信息显示出来，在第一时间实现了三维可视化，对城市活动断层调查及阶地准确划分意义重大。

2.1.3 危险性评估的应用 根据无人机测绘获取到的影像数据，能够提取出测绘区的二维图像和三维图像，从而能够将已有地貌或地质灾害的信息全面地展现出来。在城市活动断裂调查中，利用无人机测绘得到的影像数据，经实地调查核实，可以进行地质地貌、地质灾害分布等专题图制作。据此，有针对性对活动断层可能诱发的地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌等区域进行变形监测，开展城市地震危险性评估或地质灾害危险性评估等工作。以此得出可能发生的灾害的区域、类型以及规模等信息，从而为城市建设规划、救灾重点区域确定、灾后重建选址等提供重要参考。

2.2 在城市地籍测绘中的应用

2.2.1 获取城市地籍测绘相关数据 在采集城市地籍测绘相关数据中，常常存在一些特殊区域人无法到达，甚至还有个别地区存在一定的危险性，或者个别地区测绘的面积过大，单凭人工测绘需要消耗大量的时间。但是应用无人机技术，便可以充分利用无人机的飞行能力，对特殊地区及周围进行测绘。而且无人机的飞行速度快，无需较长时间便可以采集到一些面积较大的地区资料，再加上无人机上携带了专门的摄影器材，可以精准采集数据，提高数据的精准性。

2.2.2 修正摄影测量影像中的失误 将无人机技术应用在城市地籍测绘中，在拍摄到比较清晰的影像后，无人机内部会对影像的内容进行详细修改，并将摄影测量过程中将无人机和地球卫星上的定位联系起来，通过网络搜索本地区的精准地图，再将其同无人机拍摄到的影像进行对比，找出失误，并辅助无线网络修正影像中的失误。

2.2.3 空三加密处理 在地籍测绘中应用无人机航测技术时使用的是非测量相机，所以影像照片中难免会出现光学畸变的情况，这直接影响摄影的成像，因此必须严格把控这种情况。通常情况下，无人机摄影测量是对实际景象的正后方开展空三加密，以提升摄影测绘的精准度。当前，我国在城市地籍测绘中应用大多是Pix4D+EPS+CASS体系，该体系主要是结合无人机摄影测量特点进行处理，产出DOM、DSM、DLG等数字成果，并结合城市地籍测量的要求，完成大比例尺地形图、地籍图、宗地图等数据成果。

结语

综上所述，无人机具有高分辨率影像和高精度定位数据获取能力，并有快速时效的特点，提高了测绘工作效率同时也降低了相关费用。随着国民经济增长需求、环境保护和安全及社会发展对数据的要求不断提升，无人机在规划建设、灾害防治、城市资源、环境综合治理等各个城市地质工作领域中均发挥着积极的作用，应用前景广阔。