基于无人机倾斜摄影三维建模的数字露头及其在剖面实测和研究中的应用——以宁夏中卫下河沿剖面为例

传统野外剖面实测无法从整体和全局角度对剖面进行研究,实测工作受地形起伏影响较大,难以测量高危险区露头,地质学家根据实测数据所建二维露头地质模型难以在空间位置上与剖面紧密关联。论文分析了实测剖面所面临的问题,通过无人机倾斜摄影技术采集不同航高的带有坐标信息和纹理特征的露头倾斜影像,使用处理软件构建露头三维模型,具备覆盖范围广、剖面重点岩层精度高等优势,能弥补传统野外剖面实测的不足。笔者将剖面实测与无人机倾斜摄影三维建模技术相结合,利用露头三维模型辅助剖面实测和研究工作。研究表明:(1)露头三维模型具备真实三维场景和坐标信息等优势,能从任意位置和角度进行剖面研究,尤其是高坡、悬崖等危险露头区;(2)露头三维模型能从整体和全局角度进行剖面实测路线规划、标定地层界限、记录实测轨迹及重要地质观察点等信息;(3)利用露头模型重点岩层区具备毫米级分辨率图像,能清晰、直观地进行剖面岩层分层、岩性识别、厚度量算及沉积旋回分析;(4)能轻易地解决剖面实测中对高陡长剖面的岩层层面追踪的问题;(5)对地层重点分界线,可进行剖面发育情况,组间接触情况和剖面岩层层序的划分。因此,将露头三维模型应用在剖面实测和研究中,对剖面实测工作的开展及露头地质知识库的建立大有裨益。

基于无人机倾斜摄影的三维露头地质建模:以山西吕梁市坪头乡剖面为例

针对野外露头地质知识库数据获取方法存在的不足,利用无人机倾斜摄影的敏捷、全局性视角及定量化程度高的特点,对山西吕梁市坪头乡剖面野外露头数据进行了采集、处理与地质解释,建立了野外露头区地质知识库,并以此为基础建立了典型区块野外露头内部三维地质模型。研究表明:(1)无人机倾斜摄影采集处理后数据模型具有三维坐标(经度、纬度和海拔)及对应的图像信息,可以准确定位并测量任意位置点坐标,为建立精准的地质知识库奠定了良好的基础;(2)对露头区储集层骨架与地质统计学参数进行了统计,建立了典型露头区地质知识库,主要包括储集层成因、砂体连续性与规模、砂体数量与相对比例、砂体几何形态和变差函数等参数;(3)在虚拟井位设置、岩性标定和储集层地质知识库的指导下,利用地质统计学变差函数的方法,建立了典型露头区三维地层-构造模型和2套岩性模型,模型与地质认识较为一致。

基于无人机倾斜摄影的露头多点地质统计模拟——以山西吕梁坪头乡石盒子组为例

针对传统野外露头研究方法的不足,利用无人机倾斜摄影具有敏捷性、视角全局性及定量化程度高的特点,对野外三角洲露头数据进行了采集、处理与地质解释,建立了三维数字化露头模型和定量储层地质知识库;结合多露头剖面精细解剖及对比研究,采用岩相组合、层次结构、平剖互动、序贯指示随机模拟和多点地质统计模拟等方法,建立了露头区三维多点地质统计模型。研究结果表明:(1)无人机采集的倾斜摄影数据体在处理后的三维坐标体系与拍摄的高精度图像信息全面耦合,实现了野外露头地质信息三维数字化、可视化和定量化。在井点设置下,结合单井岩相约束,开展井间基准面旋回露头对比与小层追踪,建立了露头区空间地层框架和定量储层地质知识库。(2)将传统野外露头剖面解剖与现代无人机倾斜摄影定量储层地质知识库结合起来研究,是建立研究区地质属性空间分布和地质模式的互补手段,可以增强研究结论的合理性。露头区自下而上发育了构型差异较大的3类成因砂体,即交叉叠置型分流河道、分流河道与席状砂坝叠置型和薄层席状砂型或孤立分流河道型等骨架砂体类型。(3)无人机倾斜摄影模型将二维非规则露头剖面研究向三维空间拓展,建立了三维序贯指示随机模拟模型,不仅加强了剖面间的关联性,还为露头平面沉积微相研究、平剖互动精细刻画砂体构型分布提供了强大支撑。(4)基于平剖互动及定量储层地质知识库数据确定了三维训练图像结构模式,最后开展了三维多点地质统计模拟,并探讨了相控孔隙度参数及"甜点"分布规律。研究结果显示,多点地质统计模型的实现、各层砂体构型分布与定量储层地质知识库差异较小;同时,各种模型统计数据值差异较小,多点三维模拟实现的模型可靠程度高。