基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法，包括以下步骤：无人机航飞获取优于0.05米分辨率影像，制作大比例尺正射影像，内业对遥感影像进行各类基础设施解译处理，内业制作工作底图，外业辅助补测和调查基础设施属性，内业对城市基础设施数据整理，形成目标城市基础设施普查所需的影像数据和矢量数据。本发明专利技术创新点在于以内业影像解译采集为主，外业核实为辅的作业方法，该方法改变了现有技术中城市基础设施普查以外业实地测绘为主的数据采集手段，节约了大量的外业人力、物力和时间，使城市基础设施普查工作效率成倍提高，普查成本降低，普查方法更加科学合理。

A method of urban census based on UAV low altitude aerial photography system

The invention discloses a method for city municipal census based on UAV Low Altitude Aerial Photography system, which includes the following steps: UAV aerial flight obtains images with resolution better than 0.05 meters, produces large-scale orthophoto images, interprets and processes remote sensing images in various infrastructures, produces working baseline maps in the field, and assists in the field. To supplement and investigate infrastructure attributes, organize urban infrastructure data in the internal sector, and form image data and vector data needed for the target urban infrastructure survey. The innovative point of the invention is that the operation method is mainly based on interpretation and acquisition of internal image and supplemented by field verification. The method changes the data acquisition method mainly based on field surveying and mapping besides urban infrastructure census in the existing technology, saves a lot of external manpower, material resources and time, and makes the work efficiency of urban infrastructure census become high. The census method is more scientific and reasonable.

【技术实现步骤摘要】
基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法
本专利技术属于航空遥感影像解译处理
，尤其涉及一种基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法，该方法可应用于城市基础设施普查。
技术介绍
城市基础设施普查，主要是通过对城区已建成的道路、桥梁、路灯亮化、河道、水域、污水处理、环卫设施、垃圾处理场站、绿地、行道树、公园以及其他配建附属设施进行全面普查，全面掌握城区市政公用、园林绿化、环境卫生行业基础设施基本情况，为城市维护资金预算提供依据，为城市建设管理决策提供基本数据支持。现有的普查方式主要是以外业为主，利用动态GPS等测绘仪器，到外业实地对基础设施进行测量和数据采集，由于普查的面积范围大，部分目标地物形状不规则，城区已建成的道路、桥梁、路灯亮化、河道、水域、污水处理、环卫设施、垃圾处理场站、绿地、行道树、公园以及其他配建附属基础设施种类繁杂、信息量大、数量多等特点，外业对每一个基础设施进行逐一测量采集，工作量和困难程度大。特别在城市密集的建筑区内，GPS信号不稳定的情况下，现场的环境优劣会直接影响采集数据的准确性。同时，外业测量过程中需绘制草图和记录点号，容易出现记录错误，费力费时，效率低下，工作质量不高。随着航测遥感技术的发展，利用卫星影像和航空影像制作的正射影像，可以智能化、专业化、低成本为城市现状调查、规划建设提供基础数据保障。然而，目前提供的卫星影像分辨率主要是在0.3米-5米，影像纹理模糊，不能准确、完整地对目标地物进行解译处理，满足不了大比例尺城市基本设施普查的精度要求，并且大量的数据需要经过外业实地进行核实和补测，影响了工作进度和成本。由此可见，现有技术需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法，该方法采用以内业影像解译为主，外业核实为辅的科学作业手段，高效率地利用清晰的影像纹理进行城市基础设施的解译采集工作，从而实现对城市基础设施的普查。本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法，包括如下步骤：s1.利用无人机航飞获取优于0.05米分辨率的航空影像；s2.利用航空影像制作分辨率为0.05米的大比例尺正射影像；s3.检查正射影像的质量是否合格，若不合格，则对不满足设计要求的航线进行重飞，重新制作大比例尺正射影像，若合格，则转到步骤s4；s4.内业对正射影像进行各类基础设施的分类和解译处理目标地物特征按照表现形式的不同分为三大类，其中：第一类是指目标地物在正射影像上的颜色，包括目标地物的色调和阴影；第二类是指目标地物在正射影像上的形状，包括目标地物的形状、大小、纹理和图形；第三类是指目标地物在正射影像上的空间位置和布局；内业基于上述三大类原则，在正射影像上根据城市基础设施分类标准，通过目视判读区分与识别城市基础设施的类别，并进行定点采集；采集的内容包括点要素、线要素和面要素，其中：点要素、线要素和面要素分别代表不同的目标地物特征；s5.制作以同名道路为单位的工作底图，工作底图内容包括各类城市基础设施地物；s6.检查采集数据质量是否合格，若不合格，则转到步骤s4，若合格，则转到步骤s7；s7.对于影像上由于遮挡致使内业无法准确采集和发生变化的地物，外业进行辅助补测，并对内业数据进行修改和完善；s8.内业对城市基础设施数据整理，形成城市基础设施普查所需的影像和矢量数据。优选地，所述步骤s2中，正射影像的制作方法为：根据像控点成果、相机文件、后差分自动处理软件进行空三加密，自动生成数字高程模型DEM，经过处理编辑DEM，自动生成单片正射影像DOM；镶嵌后拼接生成分辨率为0.05m的测区范围内的正射影像DOM。优选地，所述步骤s2中还包括如下内容：利用无人机低空倾斜摄影技术，对建筑密集区域进行上下、左右、前后角度航摄；然后通过软件自动建立真三维模型，通过对三维模型浏览和量测，对正射影像中被遮挡和阴影地方的基础设施进行补充采集。优选地，所述步骤s3中，正射影像的质量检查包括如下内容：1)影像拉花、变形区域进行检测和修复；2)道路、桥梁地物的错开检查；3)正摄影像精度检查。优选地，所述步骤s6中，数据质量的检查包括：1)检查采集的城市设施部件要素的平面精度，统计中误差精度；2)外业巡视检查工作底图图面表达的完整性、合理性；3)检查城市设施普查图的数据格式是否符合规定，数据是否放在规定的数据层中；4)检查工作底图的数学基础、有效范围是否正确；5)检查数据的分层及其层名、各层存放的要素、属性表的结构是否正确，检查属性项定义、属性项之间关系、属性值逻辑一致性、代码一致性；6)检查图形要素和属性项是否完整、顺序是否正确，有无重复或遗漏；7)检查城市设施数据与周边数据的图形和属性接边是否正确；8)检查拓扑关系是否正确。优选地，所述步骤s7中，外业辅助补测的手段包括：距离交汇法、直角坐标法、全站仪法和/或GPS-RTK方法。本专利技术具有如下优点：1)本专利技术以内业影像解译采集为主，外业核实为辅的作业方法。外业一般情况下每人每日实地测量0.3平方公里的城市基础设施，而内业利用高分辨率的正射影像进行地物采集，平均每人每日采集3平方公里的城市基础设施，工作效率提高了10倍。同时外业只是辅助调查核实个别有疑问的目标地物，节约了大量的外业人力、物力和时间，使城市基础设施普查方法更科学合理，工作效率成倍提高，工作质量更有保障。相比于现有方法中以外业作业为主的普查方法，本专利技术能更快地提供城区市政公用、园林绿化、环境卫生行业基础设施基本情况，为城市维护资金预算提供依据，为城市建设管理决策提供基本数据支持。2)本专利技术充分利用无人机低空航摄系统制作优于0.05米分辨率正射影像的先进、成熟技术，将其运用于城市基础设施普查，提高了遥感解译的正确率。同时，本专利技术方法还利用倾斜摄影自动建模技术成功地解决城区建筑密度区域遮挡和有阴影的问题。3)利用无人机航摄系统制作的分辨率优于0.05米的正射影像进行的基础设施部件普查，基础设施部件的地物点平面位置中误差不超过±0.5m，符合国家标准规定的1：500比例尺的精度要求，达到普查地物遗漏率低于每平方公里内遗漏个数不得超出总数的5％的指标。附图说明图1为本专利技术中基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法流程示意图；图2为本专利技术实施例中城市普查影像示意图；图3为本专利技术实施例中点要素采集示意图；图4为本专利技术实施例中线要素采集示意图；图5为本专利技术实施例中面要素采集示意图；图6为本专利技术实施例中水面在影像上的示意图；图7为本专利技术实施例中绿化植被在影像上的示意图。具体实施方式本专利技术的基本思想为：利用无人机飞行器技术、传感器技术、差分技术、航空摄影生成高分辨率影像技术、遥感解译应用技术、GPS技术等，采用以内业影像解译为主，外业为辅的科学作业手段，对目标城市基础设施进行高精度、高效能、低成本地普查，形成现势性强、精度高、数据内容全面完整的城市基础设施普查成果。利用上述思想解决本专利技术中城市基础设施的普查问题的理论依据在于：无人机航摄系统是一种低空航空摄影测绘系统，利用无人机飞行技术可以在200-300米的高度进行低空航飞，同时随着传感器技术的发展，无人机携带的传感器拍摄的分辨率更高，可以拍摄分辨率优于0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1.利用无人机航飞获取优于0.05米分辨率的航空影像；s2.利用航空影像制作分辨率为0.05米的大比例尺正射影像；s3.检查正射影像的质量是否合格，若不合格，则对不满足设计要求的航线进行重飞，重新制作大比例尺正射影像，若合格，则转到步骤s4；s4.内业对正射影像进行各类基础设施的分类和解译处理；目标地物特征按照表现形式的不同分为三大类，其中：第一类是指目标地物在正射影像上的颜色，包括目标地物的色调和阴影；第二类是指目标地物在正射影像上的形状，包括目标地物的形状、大小、纹理和图形；第三类是指目标地物在正射影像上的空间位置和布局；内业基于上述三大类原则，在正射影像上根据城市基础设施分类标准，通过目视判读区分与识别城市基础设施的类别，并进行定点采集；采集的内容包括点要素、线要素和面要素，其中，点要素、线要素和面要素分别代表不同的目标地物特征；s5.制作以同名道路为单位的工作底图，工作底图内容包括各类城市基础设施地物；s6.检查采集的数据质量是否合格，若不合格，则转到步骤s4，若合格，则转到步骤s7；s7.对于影像上由于遮挡致使内业无法准确采集和发生变化的地物，外业进行辅助补测，并对内业数据进行修改和完善；s8.内业对城市基础设施数据整理，形成城市基础设施普查影像和矢量数据。...

【技术特征摘要】
1.基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1.利用无人机航飞获取优于0.05米分辨率的航空影像；s2.利用航空影像制作分辨率为0.05米的大比例尺正射影像；s3.检查正射影像的质量是否合格，若不合格，则对不满足设计要求的航线进行重飞，重新制作大比例尺正射影像，若合格，则转到步骤s4；s4.内业对正射影像进行各类基础设施的分类和解译处理；目标地物特征按照表现形式的不同分为三大类，其中：第一类是指目标地物在正射影像上的颜色，包括目标地物的色调和阴影；第二类是指目标地物在正射影像上的形状，包括目标地物的形状、大小、纹理和图形；第三类是指目标地物在正射影像上的空间位置和布局；内业基于上述三大类原则，在正射影像上根据城市基础设施分类标准，通过目视判读区分与识别城市基础设施的类别，并进行定点采集；采集的内容包括点要素、线要素和面要素，其中，点要素、线要素和面要素分别代表不同的目标地物特征；s5.制作以同名道路为单位的工作底图，工作底图内容包括各类城市基础设施地物；s6.检查采集的数据质量是否合格，若不合格，则转到步骤s4，若合格，则转到步骤s7；s7.对于影像上由于遮挡致使内业无法准确采集和发生变化的地物，外业进行辅助补测，并对内业数据进行修改和完善；s8.内业对城市基础设施数据整理，形成城市基础设施普查影像和矢量数据。2.根据权利要求1所述的基于无人机低空航摄系统进行城市市政普查的方法，其特征在于，所述步骤s2中，正射影像的制作方法为：根据像控点成果、相机文件、后差分自动处理软件进行空三加密，自动生成数字高程模型DEM，经过处理编辑DEM，自动生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲伟荣，李克森，徐明，张兰，于法波，张涛，王子晗，
申请(专利权)人：青岛捷利达地理信息集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37