殷翔，李葛，穆琳

(陜西核工業(yè)工程勘察院有限公司，西安 710054)

本文以筆者承擔(dān)完成的2016年陜西省西安市長(zhǎng)安區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目所取得的野外調(diào)查成果和相關(guān)資料為例，介紹通過(guò)引入3S技術(shù)方法，系統(tǒng)的整合資源，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作起到的提質(zhì)增效作用進(jìn)行總結(jié)說(shuō)明。

1 關(guān)鍵問(wèn)題研究

結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作實(shí)踐和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查規(guī)范要求，按照傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作方法，地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作流程可劃分為室內(nèi)資料準(zhǔn)備、野外調(diào)查和室內(nèi)資料整理3個(gè)階段，見(jiàn)圖1。

圖1 傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作流程圖

室內(nèi)資料準(zhǔn)備：收集整理工作區(qū)地形圖、地質(zhì)圖、高精度遙感影像及解譯圖等基礎(chǔ)圖件，收集已有的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果圖件及相關(guān)資料，規(guī)劃野外調(diào)查路線等，并打印輸出作為野外工作手圖。

野外調(diào)查：沿規(guī)劃路線，通過(guò)實(shí)地觀測(cè)與圖面量測(cè)，在工作手圖上確定調(diào)查點(diǎn)位，并對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的邊界、危害范圍等進(jìn)行實(shí)體勾繪；在記錄本上記錄野外觀測(cè)信息，填寫(xiě)相應(yīng)調(diào)查表格；對(duì)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象進(jìn)行拍照記錄；適時(shí)總結(jié)野外工作情況等。

室內(nèi)資料整理：在野外工作手圖上整理清繪地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查點(diǎn)和調(diào)查路線，并進(jìn)行矢量化；整理野外調(diào)查照片，錄入調(diào)查數(shù)據(jù)，按規(guī)范要求建立地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)；編制地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查實(shí)際材料圖、地質(zhì)災(zāi)害及隱患分布圖等專題圖件。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)定位

對(duì)于外業(yè)人員來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)條件艱苦、地形地貌類似、人的視角和局限性以及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)缺乏等都可能誘發(fā)定位的錯(cuò)誤。

而如果將衛(wèi)星影像、DEM合成三維的GIS場(chǎng)景，再配合GPS的實(shí)時(shí)定位就可以形成一套輔助系統(tǒng)，從而使外業(yè)人員隨時(shí)知道所處的位置及周圍的環(huán)境，尤其是視野無(wú)法看到的地方的情況，從而輔助外業(yè)人員進(jìn)行專業(yè)的判斷。

1.2 調(diào)查路線的描述

傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作中，外業(yè)人員都是通過(guò)手持GPS定位記錄一些關(guān)鍵的坐標(biāo)，在調(diào)整調(diào)查資料時(shí)通過(guò)這些關(guān)鍵坐標(biāo)來(lái)描述調(diào)查情況，以致于路線描述不甚合理。

通過(guò)引入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，將GPS定位信息及時(shí)錄入，從而在內(nèi)業(yè)整理資料的過(guò)程中可將詳細(xì)的調(diào)查路線進(jìn)行生成。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)照片

在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)，外業(yè)人員都會(huì)拍攝一些現(xiàn)場(chǎng)照片，在調(diào)查目標(biāo)比較多或者調(diào)查范圍比較大的時(shí)候，往往在資料整理時(shí)遇到照片描述與定位困難的問(wèn)題，依次描述需耗費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)記錄。

結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫(kù)，提出時(shí)間坐標(biāo)的概念，就是將照片拍攝的時(shí)間和拍攝的坐標(biāo)之間建立一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)聯(lián)系。這樣在內(nèi)業(yè)作業(yè)時(shí)就可以對(duì)大量照片進(jìn)行快速的定位。

2 總體方案的實(shí)現(xiàn)

地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目工作內(nèi)容涵蓋廣泛、涉及面廣，需要提交的工作成果種類繁多。而對(duì)于3S技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，現(xiàn)有可借鑒的研究成果和經(jīng)驗(yàn)較少。通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)工作思路方法不斷改進(jìn)完善，總結(jié)出一套3S技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，見(jiàn)圖2。

圖2 3S技術(shù)路線流程圖

(1) 在野外調(diào)查過(guò)程中，RS主要協(xié)助用于工作區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害的類型與分布情況進(jìn)行調(diào)查；GPS用于觀測(cè)點(diǎn)、勘探點(diǎn)、控制點(diǎn)的定位測(cè)量和野外調(diào)查路線導(dǎo)航；GIS主要用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析。

(2) 應(yīng)用GIS技術(shù)建立健全工作區(qū)的地理、地質(zhì)、礦產(chǎn)、人文、旅游、災(zāi)害等要素空間數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，采集GPS觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)，建立相關(guān)圖層，并對(duì)地理底圖進(jìn)行空間校正與鑲嵌配準(zhǔn)。

(3) 應(yīng)用遙感方法理論，從SPORT5遙感圖像入手，進(jìn)行影響預(yù)處理、配準(zhǔn)、融合等操作，并對(duì)處理的成果圖像進(jìn)行野外調(diào)查信息配準(zhǔn)和校正，將研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境要素分別納入圖形庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)中。并以此為依據(jù)，協(xié)助進(jìn)行防治規(guī)劃工作。

(4) 提取經(jīng)過(guò)GPS校正后的地形數(shù)據(jù)，進(jìn)行等高線檢查、賦值以及投影變換等屬性編輯工作，提取高精度的數(shù)字高程模型。

(5) 將高分辨率的遙感影像與高精度的數(shù)字高程模型疊加，形成景觀三維可視化，輔助解決分區(qū)評(píng)價(jià)等難點(diǎn)問(wèn)題。

3 方案展示

下圖3展示了系統(tǒng)實(shí)時(shí)路徑及當(dāng)前位置功能，曲線表示曾經(jīng)走過(guò)的歷史路徑，圓圈位置為3DGPS系統(tǒng)當(dāng)前所在的位置；自動(dòng)加入照片后，每個(gè)照片均可顯示名稱、拍攝時(shí)間等。

數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能實(shí)現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)與地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、調(diào)查表數(shù)據(jù)打印輸出和編圖等工作無(wú)縫銜接，減少室內(nèi)工作量，數(shù)據(jù)處理預(yù)處理流程及成果展示見(jiàn)圖4。

圖3 實(shí)時(shí)路徑與當(dāng)前位置

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)成果界面

長(zhǎng)安區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查信息系統(tǒng)主要是應(yīng)用中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院開(kāi)發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查錄入系統(tǒng)建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)，包括圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)外部數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。這四者構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)建設(shè)的整體。該系統(tǒng)從空間數(shù)據(jù)信息的有效獲取、儲(chǔ)存、查詢和處理入手，建立一種專題型的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，為相關(guān)政府部門、社會(huì)公眾和專業(yè)技術(shù)人員提供服務(wù)平臺(tái)，側(cè)重于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查信息的集成管理和成果綜合評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

在西安市長(zhǎng)安區(qū)1∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目中，以解決地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中遇到的實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，提出一套方便現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員野外調(diào)查工作和室內(nèi)資料整理的3S解決方案。不但解決了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查人員頻繁對(duì)照手持GPS和圖紙查找自己位置的繁瑣費(fèi)時(shí)的事務(wù)，而且解決了現(xiàn)場(chǎng)“一葉障目，不見(jiàn)泰山”的窘境，使現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員能夠清楚地三維GIS系統(tǒng)中看到自己所處位置周圍的環(huán)境，甚至從多視角觀察自己視野之外的情況，從而為現(xiàn)場(chǎng)的判定提供了有力的支持；同時(shí)提出了一種后期快速定位現(xiàn)場(chǎng)拍攝照片的方法，從而解決了室內(nèi)作業(yè)中對(duì)于照片的位置辨識(shí)和定位的問(wèn)題。

全區(qū)131處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)和其他地質(zhì)環(huán)境點(diǎn)均采用了3S數(shù)字采集技術(shù)方法，該方法以其“實(shí)時(shí)場(chǎng)景定位、大范圍多角度視野、帶坐標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)圖片及現(xiàn)場(chǎng)記錄”的特點(diǎn)，能夠迅速、快捷地獲取翔實(shí)、可靠、準(zhǔn)確的調(diào)查數(shù)據(jù)，可在今后地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作中起到提質(zhì)增效的重要作用。

[1] 付小林，黃學(xué)斌，郭希哲，等.“3S”技術(shù)整合在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2004，10(1)：81-87.

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