利用小型无人机和摄影测量方法模拟地层结构——以新西兰中新世东岸盆地为例

摘要

空中调查（aerial investigation）极大地增强了人们观测和描述那些在地面难以开展研究的露头的能力。文中描述了如何通过小型无人机（UAV）采集影像资料来模拟岩石露头和建立详细的数字地形模型（DTMs），后者可用于在真三维（3-D）空间内开展多尺度的数字构造成图（digital feature mapping）。地理编码的（Georeferenced）数字露头是对现场测量的一种补充，而且可以改善学生的课堂和野外学习体验。小型无人机在不同的高程和方位拍摄的高分辨率照片可用于把地层特征转换为3-D数字表示形式，空间精度可以达到1cm。利用Structure from Motion（SfM）摄影测量方法把以2-D图像序列形式记录的复杂地形以数字的形式呈现在3-D模型中。把高分辨率照片充填到所建立的DTMs之中，就可以实现厘米尺度的地层解释。以新西兰中新世东岸盆地（East Coast Basin）为例，说明了这种露头成像和模拟方法的应用。这里陡峭海岸悬崖上的陆坡沉积露头和大面积浪蚀台地上的陡倾深海盆地沉积露头，为人们提供了研究沉积作用及地层结构（stratigraphic architecture）的极佳机会。运用我们的方法．可以对人们无法接近的150m高垂直海岸悬崖上出露的以及沿着2000m长浪蚀台地出露的沉积地层进行描述，并定量刻画其几何形态变化。最终揭示了两个沉积体系的大尺度时空特征，而这种尺度是以往的常规野外观测技术无法企及的．