换个视角看海岛

2023.12.19 中国矿业报   

　　——无人机倾斜摄影在海岛地质调查中的新应用

　　◎  黄诚 汤伟 辛卓

　　传统的海岛地质调查方法如登岛人工调查、船载作业等，受地形、地貌复杂因素和开发程度影响，面临较大困难。20世纪90年代以来，卫星遥感技术逐步在海岛地质调查工作中获得了较好的应用效果，如利用卫星遥感影像进行大比例尺海岛（礁）测绘、利用高分辨率卫星遥感技术对海岛动态变化进行监测、应用遥感影像对人类活动特征进行识别等。

　　卫星遥感技术的发展为海岛综合调查带来了极大便利，具有空间分辨率高、定位精确和地物信息丰富等优势，但也存在诸如历史数据质量良莠不齐（受云层和潮位影响）、现势性和分辨率不能满足高精度和高时效调查需要、只能获取正射影像等不足。无人机低空倾斜摄影是近年来发展起来的一项新的测量技术，取得了很好的实际应用效果，展示了广泛的应用前景。

　　近年来，中国地质调查局海口海洋地质调查中心（以下简称“海口中心”）三亚海岛礁项目便利用低空无人机倾斜摄影技术，对三亚市蜈支洲岛开展全方位倾斜摄影测量工作，并建立了蜈支洲岛三维实景模型。技术人员基于该模型，结合实测资料，提取了蜈支洲岛的基础地质、环境地质、旅游地质及灾害地质等信息，以此为蜈支洲岛的空间规划、开发利用和生态保护修复提供决策依据，成功将无人机应用与海岛地质调查进行了融合，为将来开展同类工作提供了参考。

　　测量过程采用的是飞马D20型无人机，搭载1.2亿像素的D-OP3000模块相机镜头（其中1个为正射镜头，其余为倾斜镜头）。无人机按照预先规划好的航线进行摄影，随后技术人员应用Smart3D将获取的不同角度数据进行分析处理，建立了蜈支洲岛的实景三维模型图。

　　蜈支洲岛地质灾害隐患点分布图

　　蜈支洲岛线性构造及球状风化信息提取

　　通过对数字正射影像进行解译，可以清晰识别出NW、NE和近SN向三组线性断裂及部分环形断裂（如下图）。这些线性断裂多沿着节理发育，规模不一，其中NW向断裂占据主导地位。NW向断裂走向301°~333°，倾角近直立；NE向断裂走向40°~48°之间，倾角78°~86°；近SN向断裂走向342°~353°，倾角76°~82°。沿NW向和近SN向断裂发育了多处基性岩脉，其宽度在0.5米~-2.4米之间，表现为岩墙群形态，岩性为辉绿岩。环形断裂可能是蜈支洲岛上后期侵位的花岗岩体所致。

　　蜈支洲岛是一个花岗岩型海岛，除北部被少量第四系纪沉积物覆盖以外，其余部分均为花岗岩。花岗岩的球状风化现象在自然界比较常见，一般认为，其成因为岩体早期受三维裂隙控制形成四方块体，由于棱角突出，易受风化，故棱角逐渐缩减，最终趋向球形。应用实景三维模型，在蜈支洲岛上能够比较快捷地发现球状风化发育的各个阶段。

　　蜈支洲岛岛岸球状风化4个不同发育阶段

　　蜈支洲岛的岸线资源及土地开发利用现状

　　蜈支洲岛岸线类型主要为基岩岸线、砂质岸线和人工岸线。其中基岩岸线除海岛西北角以外几乎遍布全岛，总长度约5.38千米。砂质岸线分布于海岛北侧及西北角，总长度约1.08千米。人工岸线主要为夏、冬两季码头修筑时所形成的地基及少部分人工构筑的防波堤提，分布于海岛西北角。

　　按照GB/ T21010-2017土地利用现状分类方案，将蜈支洲岛土地利用状况划分为乔木林地、灌木林地、建设用地等10类。其中乔木林地分布面积最大，为0.64平方千米；其次为灌木林地，0.12平方千米；建设用地面积为0.06平方千米。

　　蜈支洲岛地灾隐患点

　　海岛地质灾害是指对海岛地质、生态环境和地貌景观造成破坏，或直接或间接对海岛人民生命财产造成直接损失的，分布于岛陆、岛岸、环岛近岸海域的地质现象和地质作用。本次工作基于实景三维模型，获取了蜈支洲岛岸崩塌、海岸侵蚀等地质灾害信息，共发现崩塌风险隐患点5处；海岸侵蚀隐患点7处。

　　我们可以发现，与卫星遥感技术相比，无人机低空倾斜摄影技术在海岛综合地质调查方面优势明显：（1）可以有效规避云彩和潮汐影响，获取海岛高质量光学影像；（2）信息提取的效率高，可搭载多台摄像机获取不同角度影像，实现三维实景建模；（3）可以针对具体目标反复拍摄，提高重点调查精度；（4）操作简单，成本低，无人机可根据设计好的航线自动采集相关数据；（5）可实施高风险区调查任务，对于人员无法到达的危险区域，应用无人机技术有独特优势。可以看出，小小无人机在海岛地质调查领域未来必将大有可为。

　　（作者单位：中国地质调查局海口海洋地质调查中心）

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