地質(zhì)測繪工程的發(fā)展特點(diǎn)及新技術(shù)運(yùn)用探討

［關(guān)鍵詞］地質(zhì)測繪；測繪工程；數(shù)字技術(shù)；攝影技術(shù)；智能技術(shù)

地質(zhì)測繪工程對測繪精度要求較高，在大范圍內(nèi)開展地形圖繪制工作難度大、時(shí)間長。為確保地質(zhì)測繪工程效率和質(zhì)量，諸多新型技術(shù)被廣泛應(yīng)用，效率顯著提升。各類技術(shù)在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用效果、環(huán)境需求存在差異，需要進(jìn)一步探討新技術(shù)的適應(yīng)性。

1. 案例分析

以華北地區(qū)某市開展的地質(zhì)測繪工作為例，該市以城區(qū)為主要對象，首先對測量區(qū)域的經(jīng)緯度加以確認(rèn)，其處于東經(jīng)105～108°，北緯39.6～41.2°，海拔高度在800 m以上，總測繪面積980 km²。測試區(qū)域多為平原，中間個(gè)別區(qū)域存在山陵。由于測繪面積大，測繪精度要求高，嘗試應(yīng)用新技術(shù)開展測量測繪，輔助應(yīng)用無人機(jī)設(shè)備對場地?cái)?shù)據(jù)信息加以采集，應(yīng)用分辨率較高的攝像機(jī)，采集圖像信息，繪制地質(zhì)地形圖。

2. 地質(zhì)測繪工程的發(fā)展特點(diǎn)

地質(zhì)測繪工程發(fā)展與時(shí)代發(fā)展相適應(yīng)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為測繪新技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造可能。新技術(shù)不再采用人工的方式測量地形，減少了人為因素對地質(zhì)測繪影響，應(yīng)用新技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜區(qū)域的精準(zhǔn)測繪，測繪效率得到提升，具備自動(dòng)化、高精度、高效率等特點(diǎn)。自動(dòng)化是指應(yīng)用數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)對地質(zhì)信息自動(dòng)化采集，系統(tǒng)可以自動(dòng)對圖形數(shù)據(jù)資源予以分辨整合，減少人力的使用；高精度是指測量設(shè)備應(yīng)用效果好，基于設(shè)備數(shù)據(jù)分析結(jié)果，繪制地形圖，可以將誤差控制在合理范圍內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生精度問題；高效率是指大范圍測繪工作，在幾天內(nèi)即可完全采集地質(zhì)測繪數(shù)據(jù)。信息系統(tǒng)可以分析和處理數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)人工繪制而言，效率顯著提升。本文基于地質(zhì)測繪工程發(fā)展特點(diǎn)，采用新技術(shù)開展地質(zhì)測繪，應(yīng)用影像學(xué)對地質(zhì)表面特征加以重構(gòu)，利用信息系統(tǒng)，從不同角度分析地形特點(diǎn)，輔助應(yīng)用數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)實(shí)施數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建表面模型，開展測繪作業(yè)[1]。無人機(jī)測繪流程如圖1所示。

3. 新技術(shù)在地質(zhì)測繪工程中的應(yīng)用

3.1 數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)應(yīng)用

本次地質(zhì)測繪工程應(yīng)用數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)對地質(zhì)地形參數(shù)進(jìn)行采集、分析，具體方法為在無人機(jī)上安裝高精度的數(shù)字?jǐn)?shù)碼攝像機(jī)，從不同角度采集地形特征圖像。地質(zhì)測繪比例尺參數(shù)設(shè)定為1∶500，但攝像裝置圖比參數(shù)為1∶2500，精度更高。

確定地質(zhì)測繪比例尺后，應(yīng)用航拍儀，為確保地質(zhì)測繪工程應(yīng)用效果，對航拍儀參數(shù)調(diào)整、控制，數(shù)字航拍儀作用是采集圖形數(shù)據(jù)，并按照實(shí)際情況，調(diào)整主距參數(shù)，在合理分區(qū)基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于測繪工程。測繪人員在設(shè)計(jì)調(diào)整完成后，予以檢驗(yàn)，確保在投入使用后，精度滿足要求[2]。

由于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)應(yīng)用可能會(huì)受環(huán)境因素影響，在工程開展之前需做好天氣環(huán)境監(jiān)測，合理控制航拍時(shí)間。測繪人員選擇在天氣晴朗，但光線不是特別強(qiáng)烈的環(huán)境下開展測量，以減少環(huán)境因素對測繪精度造成的影響。在航拍設(shè)計(jì)過程中，為確保航拍設(shè)備采集的地面數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確、充分考慮環(huán)境天氣與地形關(guān)系，在對區(qū)域科學(xué)劃分基礎(chǔ)上，完成數(shù)據(jù)采集。

測量工作最好在春天開展，究其原因，主要是春天光度良好，且亮度適中。區(qū)域地形表面積雪融化，測繪人員在考慮光照強(qiáng)度、景物色差基礎(chǔ)上，對設(shè)備感光度、亮度等參數(shù)予以調(diào)整，設(shè)置膠片參數(shù)，減少數(shù)據(jù)采集過程中的無效數(shù)據(jù)[3]。

將數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)測繪工程中的數(shù)據(jù)采集程序中，應(yīng)結(jié)合測繪需求，按照比例尺控制無人機(jī)設(shè)備的飛行高度、飛行角度。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，無人機(jī)飛行參數(shù)控制，應(yīng)以傾斜角和圖像數(shù)據(jù)重疊度為基準(zhǔn)加以調(diào)整，圖像數(shù)據(jù)的彎曲度應(yīng)符合要求。為確保地質(zhì)測繪過程中采集圖像數(shù)據(jù)的清晰，可適當(dāng)應(yīng)用效果增強(qiáng)技術(shù)，提高采集圖像數(shù)據(jù)的清晰度，對圖像邊緣效果予以優(yōu)化，地質(zhì)測繪流程如圖2所示。

3.2 測量控制技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字測繪技術(shù)作為新技術(shù)應(yīng)對測量區(qū)域的高程分布點(diǎn)加以控制，為確保測控點(diǎn)區(qū)域的全面性，減少布點(diǎn)的局限性，根據(jù)比例合理設(shè)置測量區(qū)域。本文采用GPS定位方法控制測控點(diǎn)，輔助應(yīng)用RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分）技術(shù)。將二者結(jié)合應(yīng)用到地質(zhì)測量中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高程布點(diǎn)和平高布點(diǎn)控制，效果較好[4]。

測控點(diǎn)位的選取，需要根據(jù)被測地形的平整度進(jìn)行優(yōu)化，測量單位應(yīng)滿足《航空地質(zhì)測繪工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。本文案例中測繪人員綜合考量各點(diǎn)位聯(lián)系，在減少重疊的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)72個(gè)測量點(diǎn)位，位置確定應(yīng)用GPS技術(shù)和RTK技術(shù)，結(jié)果比較精準(zhǔn)，點(diǎn)位布置十分合理。

3.3 數(shù)據(jù)采集技術(shù)應(yīng)用

本文應(yīng)用新型數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域地質(zhì)測繪，輔助應(yīng)用信息系統(tǒng)和軟件技術(shù)，采集和處理數(shù)據(jù)。為確保數(shù)據(jù)傳輸有效性，數(shù)據(jù)采集以通信技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)科學(xué)傳輸?？紤]到數(shù)據(jù)傳輸過程容易受到安全因素影響，對區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)加密處理，并采用非定向數(shù)據(jù)測量方式，使數(shù)據(jù)完整性得到保障。

數(shù)據(jù)采集和處理環(huán)節(jié)是數(shù)字化技術(shù)在地質(zhì)測繪中應(yīng)用的基礎(chǔ)，采用立體化的數(shù)據(jù)采集技術(shù)滿足地質(zhì)測繪工程的需要?；跀?shù)字化設(shè)備的合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，基于通信網(wǎng)絡(luò)打造，完成數(shù)據(jù)傳輸，測繪人員負(fù)責(zé)審查數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)采集過程符合需要。為了確保數(shù)據(jù)完整性，采用合適的技術(shù)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，在儲(chǔ)存過程中，不會(huì)影響原始數(shù)據(jù)清晰度。因此，測繪人員需要重點(diǎn)對區(qū)域圖像數(shù)據(jù)全面核查，為保證地形圖繪制完整性奠定基礎(chǔ)[5]。

3.4 圖形修正技術(shù)應(yīng)用

圖形修正技術(shù)可以確保地形圖精度。測繪人員基于信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)修正，并對圖形加以編輯，將其作為地形圖編制基礎(chǔ)。采集圖像中涉及建筑物及其他公共設(shè)施區(qū)域，可采用正交化圖形修正技術(shù)，對線條優(yōu)化設(shè)計(jì)?？紤]到采集圖形精度與圖形修正內(nèi)在聯(lián)系，構(gòu)建數(shù)據(jù)分析模型，將修正、編輯后的數(shù)據(jù)圖形應(yīng)用于圖形控制。圖形修正和編輯，是確保圖形精度，滿足測繪圖繪制需要的過程，如果采集數(shù)據(jù)精度不足，無法實(shí)施圖形修正和編輯，則需要重新采集圖形數(shù)據(jù)，保障模型中圖形數(shù)據(jù)的精度。

由于數(shù)字測量應(yīng)用設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，期間可能會(huì)受到建筑環(huán)境因素影響，無法直接獲取地形數(shù)據(jù)，區(qū)域內(nèi)高層建筑或其他設(shè)施可能會(huì)遮擋、覆蓋地質(zhì)環(huán)境，采用圖像修正和編輯技術(shù)，在明確區(qū)域位置信息、地表特征的基礎(chǔ)上，對其繪制，若其數(shù)據(jù)采集存在難度，則可以重新測量，作為地形圖繪制的補(bǔ)充部分。

3.5 其他技術(shù)在地質(zhì)測繪工程中的應(yīng)用

本文案例中應(yīng)用數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)地形數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，該技術(shù)運(yùn)用期間，輔助應(yīng)用其他新技術(shù)優(yōu)化地質(zhì)測繪工程。按照技術(shù)內(nèi)容可以將其分為以下幾點(diǎn)：

3.5.1 DOM技術(shù)

DOM技術(shù)在數(shù)據(jù)定位和數(shù)據(jù)處理之間，通過二次加工圖像數(shù)據(jù)，確保數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)采集的圖像信息，符合地形圖測繪要求。該技術(shù)主要用于測繪工程期間的數(shù)據(jù)糾偏。在測繪期間，由于數(shù)據(jù)采集設(shè)備高度、角度等存在差異，圖像存在重疊性，部分圖形數(shù)據(jù)邊緣并不清晰，應(yīng)用DOM技術(shù)，可以對采集數(shù)據(jù)處理，通過裁剪、糾偏、鑲嵌等功能，優(yōu)化和處理圖像，避免測繪系統(tǒng)應(yīng)用的圖像出現(xiàn)失真、模糊問題，最大限度提高測繪圖像清晰度。該技術(shù)應(yīng)用程序如下：測繪人員將采集的圖像信息輸入軟件系統(tǒng)，大量數(shù)據(jù)圖像信息在系統(tǒng)中，啟動(dòng)DOM技術(shù)數(shù)據(jù)識(shí)別和采集功能，對系統(tǒng)內(nèi)圖像數(shù)據(jù)信息予以處理，排除無用圖像數(shù)據(jù)和清晰度不滿足要求的圖像數(shù)據(jù)，剩余圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)重新整合以及裁剪，滿足測繪圖形繪制需要。

3.5.2 三角測量技術(shù)

由于區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，測繪工作易受到影響。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)和地質(zhì)特征，為使數(shù)據(jù)采集過程適應(yīng)區(qū)域多個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)同時(shí)采集數(shù)據(jù)要求，應(yīng)用空中三角測量技術(shù)。將三角測量技術(shù)與無人機(jī)航拍技術(shù)結(jié)合到一起，在合理進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和間距設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對三角測量點(diǎn)進(jìn)行確定。該技術(shù)主要應(yīng)用于一些比較復(fù)雜或者地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較特殊的區(qū)域，可以減少測繪的誤差，提高測繪精度。測繪人員首先在測量區(qū)域規(guī)劃邊緣區(qū)域，在航空拍攝的范圍內(nèi)設(shè)置加密點(diǎn)，遇到地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的區(qū)域，圖像數(shù)據(jù)的識(shí)別存在難度，可應(yīng)用該技術(shù)手動(dòng)對數(shù)據(jù)調(diào)整，確保測量效果滿足地質(zhì)測繪工程的質(zhì)量需要。

該技術(shù)應(yīng)用需要做好準(zhǔn)備工作，對數(shù)據(jù)格式規(guī)范統(tǒng)一，案例中根據(jù)需求將影像信息格式設(shè)定為JPG格式，并將其儲(chǔ)存至系統(tǒng)，通過調(diào)整攝像設(shè)備焦距，對采集數(shù)據(jù)的過程進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)備在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)采集的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行，方向和線路等也得以明確。該技術(shù)應(yīng)用需要輔助應(yīng)用軟件，軟件系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集的重要支撐，實(shí)現(xiàn)對三角測量的調(diào)整控制，通過自動(dòng)定向功能，減少圖像數(shù)據(jù)中的多余像點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域圖像的連接。

3.5.3 聯(lián)測技術(shù)

聯(lián)測技術(shù)也是基于無人機(jī)在圖像數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，單個(gè)無人機(jī)無法實(shí)現(xiàn)對大范圍區(qū)域的圖像信息采集，需要聯(lián)合多個(gè)無人機(jī)實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)測，對多個(gè)模塊區(qū)域同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。聯(lián)測控制點(diǎn)的設(shè)置是該技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)測繪需求和地質(zhì)測繪工程標(biāo)準(zhǔn)，對測量高度、測量基礎(chǔ)點(diǎn)等數(shù)量進(jìn)行明確，過多會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，過少會(huì)影響地質(zhì)測繪效率，地質(zhì)圖形的繪制質(zhì)量也會(huì)受到一定程度影響。因此，基于聯(lián)測技術(shù)的應(yīng)用對水平和垂直交叉點(diǎn)進(jìn)行控制，減少數(shù)據(jù)誤差。

3.5.4 數(shù)字線繪制技術(shù)

數(shù)字線是基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的應(yīng)用，對圖像數(shù)據(jù)科學(xué)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像模型與軟件應(yīng)用的優(yōu)化，確保圖像數(shù)據(jù)格式符合地質(zhì)測繪模型的應(yīng)用要求。為減少人員操作對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響，應(yīng)用交互測繪方式對誤差進(jìn)行控制，通過顏色控制、代碼控制方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字線測繪。

3.5.5 單片正射影像采集技術(shù)

數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)控制基于單片正射影像采集技術(shù)，指導(dǎo)在測量過程中的水壓線以及等高線數(shù)據(jù)，提高對圖像數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的控制能力。測繪人員基于該技術(shù)的應(yīng)用將大量的圖像數(shù)據(jù)信息整合到系統(tǒng)之中，DSM系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

4. 地質(zhì)測繪技術(shù)應(yīng)用結(jié)果分析

基于數(shù)字?jǐn)z影測繪技術(shù)的應(yīng)用，輔助應(yīng)用聯(lián)測技術(shù)、三角測量技術(shù)、DOM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。地質(zhì)測繪結(jié)果顯示，采集的圖像數(shù)據(jù)信息比較全面，即使在復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)之中，也可顯示圖像數(shù)據(jù)?；跍y繪模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的科學(xué)整合，繪制的地質(zhì)圖形可以滿足工程質(zhì)量要求[6]。

5. 結(jié)論

綜上所述，新技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用具有適應(yīng)性，獲取的信息更加準(zhǔn)確，采集的圖形分辨率比較高，測繪精度和測繪效率均有提升。目前，數(shù)字技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用逐漸普及，可以輔助應(yīng)用無人機(jī)、測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的采集，通過建立智能三維模型，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)測繪目標(biāo)。