一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，其借助无人机等平台实现的倾斜摄影测量模型具有成本低、速度快、风险小、精度高等多项优点，通过合理的数据处理和多软件配合，根据此设计方法能有效的实现准确的土方量设计，并且实现动态实时的可视化土方对比分析，对设计的决策和优化提供了极大的便利。

A Method of Landscape Vertical Analysis and Quantitative Vertical Design Based on Unmanned Aerial Vehicle Tilt Photography

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法
本专利技术属于3d景观规划
，具体涉及一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法。
技术介绍
景观规划设计在国家提倡公园城市的背景下，尺度逐渐变得巨大，已经远远超出人能把控的范围，越来越需要准确直观的现状全信息模型作为辅助，其中竖向设计是景观设计的重要内容，前期方案到后期施工图准确的土石方设计是保证生态、经济、美观的重要基础，而倾斜摄影技术提供了可能性。倾斜摄影技术随着无人机技术、GPS技术、相机技术的发展，逐渐在国防、测绘等领域得到长足发展，并且在商业化的推动下逐渐达到成本可接受的状态，但该技术的成果在景观规划设计行业还未有良好的应用，通过根据景观设计相关需求制定一套倾斜摄影成果高效合理的应用方法在未来规划设计过程中将发挥重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1：根据景观设计划定的红线范围，进行无人机飞行拍摄，得到初步现场数字模型；S2：将初步现场数字模型中的高程异常部分进行处理，得到高程修正后的初步模型；S3：根据高程修正后的初步模型，在场地内的各线性空间上描绘中心轴线，将中心轴线的高程提取出来，进行错误排查，删除掉错误高程并且对中心线进行样条化，得到准确中心轴线；S4：根据得到的准确中心轴线，通过三维建模软件，采用“曲线放样”的方式重建各线性空间部分，得到线性要素准确三维模型；S5：通过“点云分类”的方式，将场地内的地表上物体部分进行单独剥离后，重新通过插值法得到这些部分的真实地面高程模型；S6：将线性要素准确三维模型与真实地面高程模型相结合，结合部位采用插值法补充，最终得到准确地表三维数字模型；S7：将准确地表三维数字模型一份导出带有地理信息的DEM栅格图，一份导出带有贴图与地理信息的三维模型；S8：在GIS软件中对DEM栅格进行各类与地形相关分析，得到二维格栅分析结果并导出；S9：将二维栅格分析结果导入三维设计软件中，将栅格图中可视范围投影于三维模型上，进行多种现状地形分析的三维渲染表达；S10：在设计中，通过设计等高线生成的模型与现状的准确地表三维数字模型进行布尔运算，得到土方填方与挖方量，并且在三维角度直观的展示出来；S11：通过编写“excel联动导出数量”的代码，实现动态实时的土方量改动表达与土方量统计；S12：设计后的数字模型可重新放入GIS平台中，进行设计后各类地形相关分析，并且进行三维可视化表达，与现状地形的分析形成比较，得到设计前后的直观可视化量化对比。本专利技术所述的基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，其在所述步骤S1中，根据景观设计划定的红线范围，通过坐标转换与投影，将红线放置于电子地图之上，并以此为依据初步划定倾斜摄影拍摄飞行范围。本专利技术所述的基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，其根据飞行范围划定无人机飞行航线，设定地面RTK校准点与检查点，将RTK校准点数据和无人机拍摄设备进行内业数据处理，得到初步现场数字模型。本专利技术所述的基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，其在所述步骤S2中，高程异常处理的具体方法为：保留周边正确高程信息，采用插值法进行推算高程，静止水面处理成统一标高，得到高程修正后的初步模型。本专利技术通过借助无人机等平台实现的倾斜摄影测量模型具有成本低、速度快、风险小、精度高等多项优点，通过合理的数据处理和多软件配合，根据此设计方法能有效的实现准确的土方量设计，并且实现动态实时的可视化土方对比分析，对设计的决策和优化提供了极大的便利。具体实施方式下面对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例：一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，具体包括以下步骤：S1：根据景观设计划定的红线范围，根据景观设计划定的红线范围，通过坐标转换与投影，将红线放置于电子地图之上，并以此为依据初步划定倾斜摄影拍摄飞行范围，根据飞行范围划定无人机飞行航线，设定地面RTK校准点与检查点，将RTK校准点数据和无人机拍摄设备进行内业数据处理，得到初步现场数字模型。S2：将初步现场数字模型中的高程异常部分进行处理，高程异常处理的具体方法为：保留周边正确高程信息，采用插值法进行推算高程，静止水面处理成统一标高，得到高程修正后的初步模型。S3：根据高程修正后的初步模型，在场地内的道路、河流等线性空间上描绘中心轴线，将中心轴线的高程提取出来，进行错误排查，删除掉错误高程并且对中心线进行样条化，得到精度可以接受的准确中心轴线，具体精度可根据RTK检查点校验。S4：根据得到的准确中心轴线，通过三维建模软件，采用“曲线放样”的方式重建道路和河流等线性空间部分，得到线性要素准确三维模型。S5：通过“点云分类”的方式，将场地内的树木、房屋、桥梁等地表上物体部分进行单独剥离后，重新通过插值法得到这些部分的真实地面高程模型。S6：将线性要素准确三维模型与真实地面高程模型相结合，结合部位采用插值法补充，最终得到准确地表三维数字模型。S7：将准确地表三维数字模型一份导出带有地理信息的DEM栅格图（tiff格式），一份导出带有贴图与地理信息的三维模型（skp/3ds/obj等格式）。S8：在GIS软件中对DEM栅格进行各类与地形相关分析，得到二维格栅分析结果并导出。S9：将二维栅格分析结果导入三维设计软件中，将栅格图中可视范围投影于三维模型上，进行多种现状地形分析的三维渲染表达。S10：在设计中，通过设计等高线生成的模型与现状的准确地表三维数字模型进行布尔运算，可以快速、准确的得到土方填方与挖方量，并且在三维角度直观的展示出来，进一步可结合渲染技术得到更加美观的图面表达。S11：通过编写“excel联动导出数量”的代码，实现动态实时的土方量改动表达与土方量统计。S12：设计后的数字模型可重新放入GIS平台中，进行设计后的坡度、坡向等各类地形相关分析，并且进行三维可视化表达，与现状地形的分析形成比较，得到设计前后的直观可视化量化对比。其中，在步骤S1中，景观设计划定的红线范围是基于倾斜摄影来实现的，其划定方法具体包括以下步骤：S1'：根据设计要求主要游览路径，用NASA提供的30m精度DEM模型在GIS中进行初步可视分析模拟，初步划定倾斜摄影拍摄飞行范围，其中，DEM模型为数字高程模型。S2'：根据飞行范围划定无人机飞行航线，设定地面RTK校准点与检查点。S3'：将RTK校准点数据和无人机拍摄设备进行内业数据处理，得到初步现场数字模型。其中，需对初步现场数字模型进一步进行优化处理，以提高最终测量的精度，具体为：S31'：通过RTK检查点，对初步现场数字模型进行精度校验，保证在1:2000测量规范精度内，如果无法保证，则重新运算模型或重新进行拍摄采样。S32'：将初步现场数字模型中的高程异常部分进行处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1：根据景观设计划定的红线范围，进行无人机飞行拍摄，得到初步现场数字模型；S2：将初步现场数字模型中的高程异常部分进行处理，得到高程修正后的初步模型；S3：根据高程修正后的初步模型，在场地内的各线性空间上描绘中心轴线，将中心轴线的高程提取出来，进行错误排查，删除掉错误高程并且对中心线进行样条化，得到准确中心轴线；S4：根据得到的准确中心轴线，通过三维建模软件，采用“曲线放样”的方式重建各线性空间部分，得到线性要素准确三维模型；S5：通过“点云分类”的方式，将场地内的地表上物体部分进行单独剥离后，重新通过插值法得到这些部分的真实地面高程模型；S6：将线性要素准确三维模型与真实地面高程模型相结合，结合部位采用插值法补充，最终得到准确地表三维数字模型；S7：将准确地表三维数字模型一份导出带有地理信息的DEM栅格图，一份导出带有贴图与地理信息的三维模型；S8：在GIS软件中对DEM栅格进行各类与地形相关分析，得到二维格栅分析结果并导出；S9：将二维栅格分析结果导入三维设计软件中，将栅格图中可视范围投影于三维模型上，进行多种现状地形分析的三维渲染表达；S10：在设计中，通过设计等高线生成的模型与现状的准确地表三维数字模型进行布尔运算，得到土方填方与挖方量，并且在三维角度直观的展示出来；S11：通过编写“excel联动导出数量”的代码，实现动态实时的土方量改动表达与土方量统计；S12：设计后的数字模型可重新放入GIS平台中，进行设计后各类地形相关分析，并且进行三维可视化表达，与现状地形的分析形成比较，得到设计前后的直观可视化量化对比。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机倾斜摄影实现景观竖向分析与定量竖向设计的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1：根据景观设计划定的红线范围，进行无人机飞行拍摄，得到初步现场数字模型；S2：将初步现场数字模型中的高程异常部分进行处理，得到高程修正后的初步模型；S3：根据高程修正后的初步模型，在场地内的各线性空间上描绘中心轴线，将中心轴线的高程提取出来，进行错误排查，删除掉错误高程并且对中心线进行样条化，得到准确中心轴线；S4：根据得到的准确中心轴线，通过三维建模软件，采用“曲线放样”的方式重建各线性空间部分，得到线性要素准确三维模型；S5：通过“点云分类”的方式，将场地内的地表上物体部分进行单独剥离后，重新通过插值法得到这些部分的真实地面高程模型；S6：将线性要素准确三维模型与真实地面高程模型相结合，结合部位采用插值法补充，最终得到准确地表三维数字模型；S7：将准确地表三维数字模型一份导出带有地理信息的DEM栅格图，一份导出带有贴图与地理信息的三维模型；S8：在GIS软件中对DEM栅格进行各类与地形相关分析，得到二维格栅分析结果并导出；S9：将二维栅格分析结果导入三维设计软件中，将栅格图中可视范围投影于三维模型上，进行多种现状地形分析的三维渲染表达；S10：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：程锐，徐亚娟，罗榆淇，
申请(专利权)人：中国建筑西南设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51