郁智++朱茂濤

摘要：三維可視化是一種表達(dá)工具以及用于理解地表及內(nèi)部元素等許多地質(zhì)現(xiàn)象特征的一種表達(dá)方式，它能反映出二維圖像不能和難以表達(dá)的信息，而且三維圖像更能通俗的表達(dá)出物體的形態(tài)，使人一目了然，三維可視化在最近十年的發(fā)展突飛猛進(jìn)，在地質(zhì)工作中，三維可視化更是有著不可或缺的地位，高精度的立體三維圖像可以輔助地質(zhì)工作的完成，本文此次研究基于云南會(huì)澤鉛鋅礦研究，提取礦區(qū)的三維可視化。

Abstract： 3D visualization is an expression tool and an expression for understanding the features of many geological phenomena such as surface and internal elements. It can reflect the information that two-dimensional images can not express， and 3D image can more easily express the shape of the object so that people can know the shape at a glance. 3D visualization has got rapid development in the last decade， and is indispensable in geological work. High-precision three-dimensional images can assist the completion of geological work. This paper is based on Huize Lead-zinc Ore in Yunnan to extract the 3D visualization of the mining area.

關(guān)鍵詞：3D；三維可視化；提取方法；會(huì)澤

Key words： 3D；3D visualization；extraction method；Huize

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）05-0189-03

0 引言

三維可視化作為地質(zhì)工作中一個(gè)不可或缺的重要角色，通過(guò)計(jì)算機(jī)的高精度運(yùn)算，將地形地貌十分準(zhǔn)確逼真形象的顯現(xiàn)出來(lái)，截止到目前為止，三維可視化在各行各業(yè)都有著不同程度的利用，而在地質(zhì)方面，國(guó)內(nèi)外利用三維可視化技術(shù)，運(yùn)用于提取地形地貌，坡度坡向等專題圖，提取線性構(gòu)造等成功實(shí)例不勝枚舉，本文以ASTER數(shù)據(jù)、ETM+數(shù)據(jù)為對(duì)象，基于ENVI、ArcScene為平臺(tái)建立三維可視化模型。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省曲靖市會(huì)澤縣礦山鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)（西安80坐標(biāo)系）為東經(jīng)103° 43'～103°45'，北緯26°38'～26°40'，鎮(zhèn)政府離縣城60公里，礦山鎮(zhèn)是全國(guó)著名的鉛鋅礦產(chǎn)地之一，本次選取的研究區(qū)面積約10km2。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 地形數(shù)據(jù)

本次工作選取的DEM數(shù)據(jù)為基于研究區(qū)ASTER數(shù)據(jù)的band 3N和立體后視波段band 3B提取的高程數(shù)據(jù)，空間分辨率為15m。

2.2 遙感影像數(shù)據(jù)

本次工作遙感影像數(shù)據(jù)采用的ETM+數(shù)據(jù)，ETM+數(shù)據(jù)選用2010年2月07日拍攝的129/42景ETM+數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)為L(zhǎng)T51290422010038BKT00，影像質(zhì)量?jī)?yōu)秀，云量覆蓋率低于0.1%。ETM+的空間分辨率為30m，為了更好的顯示圖像，本次工作將采用ENVI平臺(tái)下的GS融合方法，選用圖像的PAN波段（空間分辨率為15m）與ETM圖像融合，使ETM+圖像的空間分辨率達(dá)到15m，更好的清晰的表達(dá)三維立體可視化效（圖1）。

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3 研究方法

3.1 建立DEM高程數(shù)據(jù)

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model），簡(jiǎn)稱DEM，它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型。DEM數(shù)據(jù)不僅含有地面高程信息，還包含了地貌特性，比如坡度、坡向等信息，同時(shí)還能分析地形特征參數(shù)，比如山脊線、山谷線、平原、峽谷、河流和溝谷等信息。

基于ASTER數(shù)據(jù)的band 3N和band 3B波段提取DEM數(shù)據(jù)，基于ENVI軟件平臺(tái)下的DEM Extraction工具從立體像對(duì)數(shù)據(jù)中提取DEM數(shù)據(jù)。提取時(shí)初步自動(dòng)選點(diǎn)75個(gè)，將不符合相關(guān)系數(shù)低于0.7的點(diǎn)刪除，選取余下的57個(gè)點(diǎn)（圖2）作為地面控制點(diǎn)提取DEM數(shù)據(jù)（圖3）。

3.2 構(gòu)建二維地形模型

基于已建立好的DEM高程數(shù)據(jù)模型，用于研究地形地貌專題圖件的研究，通過(guò)ARCGIS平臺(tái)的3D Analyst工具下的柵格表面提取坡度、坡向、山體陰影等專題圖件，通過(guò)這些圖件所反映的信息可以清楚的了解本次研究區(qū)的地形地貌信息（圖4、5、6）。

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3.3 構(gòu)建三維地表模型

在ArcScene軟件平臺(tái)下構(gòu)建三維地表模型，覆蓋在DEM數(shù)據(jù)上的遙感影像通過(guò)不同的波段組合，反映出來(lái)的信息也截然不同，通過(guò)ETM+數(shù)據(jù)的band3、2、1波段組合構(gòu)建真彩色模型（圖7），色彩組合接近于自然色彩合成圖像以達(dá)到人體肉眼的觀測(cè)的真實(shí)色彩，如圖綠色覆蓋區(qū)為植被，淡藍(lán)色覆蓋區(qū)為水體，淺黃色覆蓋區(qū)為出露的巖石，但是視覺(jué)效果較差，適合于非遙感地質(zhì)工作者；用ETM+波段的band4、3、2波段組合建立標(biāo)準(zhǔn)假彩色（圖8），植被成紅色，適用于植被與水體和其他地物的區(qū)分，在植被、農(nóng)作物、土地利用和濕地分析的遙感方面，這是最常用的波段組合；用ETM+波段的band5、4、3波段組合建立遙感影像覆蓋（圖9），band5、4、3，視覺(jué)效果強(qiáng)于3、2、1波段組合，可用于對(duì)水體的區(qū)分；并且利用arcmap下的線性拉伸和夸張系數(shù)，將研究區(qū)以合適的比例大小、山體高度等形象的表現(xiàn)出來(lái)，為工程（如公路、鐵路、管線工程等）設(shè)計(jì)與施工提供有效合理的依據(jù)。

綜合考慮三維可視化的波段選擇，選取ETM+波段3、2、1的組合方式，該方式更能直接形象的放映出研究區(qū)的地理概況，更加符合人眼的視覺(jué)效果，同時(shí)三維可視化較于二維圖像，表達(dá)出來(lái)的空間信息更多，區(qū)域自然地形地貌、水體植被的分布狀況在三維圖像中一目了然，為計(jì)算機(jī)運(yùn)算與人類判讀提供良好的互動(dòng)效果。

4 結(jié)論

①地理信息系統(tǒng)（GIS）及三維可視化技術(shù)的發(fā)展為區(qū)域三維地形景觀構(gòu)建與模擬提供成熟、可行、簡(jiǎn)便的操作平臺(tái)，對(duì)于DEM數(shù)據(jù)的分析利用構(gòu)建三維可視化能表達(dá)出二維圖像所不能表達(dá)的空間信息，使人更加通俗易懂，高精度的三維立體圖像在地質(zhì)方面能夠起到很重要的輔助作用。

②DEM數(shù)據(jù)精度越高，所表現(xiàn)出來(lái)的立體影像越清楚，對(duì)于worldview、快鳥(niǎo)數(shù)據(jù)以及Google earth等高精度的DEM數(shù)據(jù)在應(yīng)用中所構(gòu)建的立體影像更是可以達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)的效果，二維圖像和三維圖像的結(jié)合在表達(dá)內(nèi)容上能達(dá)到更好的效果。

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