三维遥感技术在工程地质勘察中的应用研究

1、三维遥感技术在工程地质勘察中的应用研究摘 要：近些年来，随着科学技术的不断进步，工程 地质勘察方面也涌现出了许多新技术，使得地质勘察水平不 断提高，对工程建设安全起到重要保障作用。文章以三维遥 感技术作为研究对象，对其在工程地质勘察中的应用展开研 究。关键词：三维遥感技术；工程地质勘察；应用中图分类号： P237 文献标识码： A 文章编号： 1006-8937 （2016）12-0062-01在工程地质勘察中，遥感技术是一种常用的技术手段， 但是，常规的单一数据源和判释方法所得的结果通常存在一 定偏差，无法满足精度要求越来越高的工程地质勘察需求。 近些年来，多元数据融合、三维遥感等技术，有效

2、解决了传 统遥感技术的不足，本文就对三维遥感技术在工程地质勘察 中的应用进行研究，以期为工程地质勘察提供帮助。1 三维遥感技术的优势相较于常规的遥感技术，三维遥感技术有了长足进步， 其优势主要体现为：首先，可以显示地物空间的细节特征，在常规二维遥感 中，受复杂环境的影响，地物光谱容易发生同物异谱、同谱 异物以及混合像元等问题，按照光谱特性解译的结果并不可 靠，但在三维遥感中，通过多维数据之间的对比，可以有效 解决此问题，保证地物光谱的准确性，从而提高勘察结果的 可靠性。其次，能够直观解译、展示地物形态，在常规二维遥感 中，解译时由于缺乏高程信息，只能从顶视角度来进行地质 对象的观测，无法准确判

3、译地形高差、岩层倾角、边坡坡度 以及断面形态等信息；而三维遥感可以直观的解译出三维空 间地物的形貌，对地质对象进行立体的观测，准确的测定地 物各方面信息。第三，多尺度无缝数据处理，常规二维遥感对多来源数 据的处理只是简单的叠加图层，三维遥感则可以将多来源数 据分别对应到各自的空间点上，实现多尺度无缝数据处理， 完成大尺度宏观区域地质与小尺度微观地质图像间的相互 平滑过渡。第四，动态模拟，工程地质情况并不是静止不变的，而 是一直处于一个动态变化发展过程中，且此种动态变化具有 不均衡性，虽然二维遥感可以通过不同时间段的影像来反映 出这种地物变化，但是却无法对其进行动态模拟；在三维遥 感技术中，引入

4、了时间因素，可以对地物变化进行动态三维 模拟，并分析其发展变化趋势。2 工程地质勘察三维遥感技术体系形成的步骤2.1 准备基本资料 在工程地质勘察之前，先收集工程项目的具体资料，包 括项目线路设计图、专题图、地形和地质图以及其它相关的 影像、文字、图表等资料，并对资料进行整理、归纳，根据 比例、内容的差异，分门归类整理，为下一步工作奠定良好 基础，避免基本资料不全造成解译偏差。2.2 做好数据处理 根据收集的基本资料，需要对其数据进行适当处理，作 为遥感建模等操作的重要依据，一般来说，数据的处理过程 为：先扫描收集的各种图纸，得到矢量化数据，并对其进行 属性赋值；然后转换矢量数据的格式，使其统

5、一为符合建模 软件的数据格式， 并进行投影变换、 拓扑关系等处理； 最后， 对遥感影像进行处理，主要包括组合波段、投影校正、图像 融合、镶嵌以及构建三维可视化模型等。2.3 遥感解译标志库 解译标志库是三维遥感的一个重要环节，其依据的原理 是在遥感图像中，岩土体或者工程地质现象不同时，其所具 有的波谱、时空特征也是有所差异的，根据各自的波谱、时 空特征，就能够解译出工程地质、岩土体的具体情况。在解 译标志库中，通常只选取典型的地物解译信息，根据其特有 的波谱解译原则进行解译，得到精确、可靠的解译信息。2.4 提取遥感信息在遥感地质解译信息基础上，结合三维可视化模型，通 过一些野外实地调查炎症，

6、来提取出工程区域范围内的地质 环境背景、不良地质灾害体等各方面信息，补充、完善并更 新此区域的地质资料， 提高工程地质勘察的准确性、 全面性。2.5 数据集成入库 通过上述各个步骤，可以得到海量的、多源的工程地质 信息，分别利用相应的软件对这些数据进行格式转换、 切块， 将其输入到三维遥感工程地质平台中，实现数据的集成入库， 常用的软件包括 ArcCIS、 Global Mapper 等。2.6 表达遥感成果 在数据入库后，多源信息的输出应当采取组合叠加输出 的方式，同步输出地形、地质以及正射影像等要素，得到立 体、形象、全面的影像图， 为工程野外调查等提供准确依据； 同时，也可以将地质、线路

7、三维动画叠加在一起，为选线、 工作汇报提供直观、形象的素材。2.7 地质综合勘探 根据三维遥感技术所得的勘察结果，可以得工程区域内 地质的具体情况，包括地形、地貌、不良地质条件、交通条 件等等，按照这些信息，可以选定合适的地质勘探点、线和 面，并据此来优化组合钻探、物探和物探等勘探方法，为综 合勘探的点、线、面布置提供可靠依据。2.8 技术归纳总结在实地勘察后，根据物探资料、施工阶段地质资料以及 工程勘察资料等，综合分析后，与遥感解译成果进行对比， 寻找其中存在的漏判、错误等情况，归纳总结正确的解译方 法，最终形成实用的三维遥感工程地质勘察技术体系。3 三维遥感技术应用的难点与对策 在工程地质

8、勘察中应用三维遥感技术体系时，会受到许 多方面的影响，包括地理环境、工遥感数据、工程地质勘察 精度等，本文就对这些难点进行简要分析，并提出相应的解 决对策，为三维遥感技术的实际应用提供帮助。3.1 数据处理量大，管理困难 在工程地质勘察中，其基础数据十分繁杂，数据格式类 型较多，数据信息量较大，在比例尺、坐标系等方面存在很 大差异；加上数据本身涉及的范围较多，包括线路、地形、 气象、水文地质、地质灾害、地震烈度以及生态环境等等。 各种资料之间的巨大差异，在空间上存在极大跨度，会给数 据处理带来较大的困难，导致许多数据得不到有效利用，给 工程地质勘察准确性造成一定不良影响。对此，在实际数据处理中

9、，对于栅格图格式的数据，应 当对其进行扫描，将所有的数据坐标统一转换为 WGS84 格 式，得到此格式下的坐标投影；对于矢量图格式的数据，要 对数据进行属性分类，分别归纳到点、线、面属性中，建立 属性关系表； 对于描述性格式的数据， 要通过统计、 分析后，输入到 MDB 数据库中3.2 工程地质建模难度较大 三维遥感地质模型是一种展现真实地形、地物的模型， 其工作基础是遥感解译，但是，由于地形、地物本身的复杂 性，三维遥感所得到的空间信息、 纹理信息等特征十分复杂， 会给遥感解译带来较大的干扰，可能会出现遥感不正确的情 况，整个工程建模都可能受到影响， 建模工作难度相对较大。对此，应当通过对

10、Goole earth 全球影像、 地形数据的利 用，结合工程实际情况，借鉴同类工程地质三维遥感建模的 成功经验，来解决建模过程中出现的问题，提高建模的可靠 度。3.3 遥感地质三维模型精度 在工程地质勘察中，有许多地形地貌是会对三维模型精 度产生影响的，比如大面积植被覆盖、岩石不均匀风化、完 整基岩较少等，会增加断层、色彩、岩层纹理以及图案特征 等的复杂性、多解性。对此，在三维遥感技术中，需要利用多尺度、多源、多 种类型的遥感平台，来得到多尺度的遥感数据，通过对地质 特征的综合分析，来制定精确的解译规则，建立可靠的地质 解译标志库。4 结语 综上所述，地质勘察是现代工程建设中的重要环节，对工程具体施工