一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法及系统，包括卫星影像数据、数字高程模型、卫星影像导入模块、像素模拟坐标采集模块、经纬度及高程迭代验证系统和建筑物高度运算及输出模块，经纬度及高程迭代验证系统用于通过有理函数正变换公式计算出建筑物的底部点、顶部点各自对应的运算地面经纬度坐标并迭代运算出建筑物的底部点、顶部点各自对应的地面经纬度坐标和高程值；建筑物高度运算及输出模块用于计算得出卫星影像中同一建筑物的高度并输出数据。本发明专利技术通过单幅遥感影像或卫星影像并结合公开DEM的高程数据通过迭代运算即可量测出建筑物的高度，能够大幅降低获取净空区建筑物高度的成本，同时也提高了效率。

A method and system of building height measurement with DEM aided satellite image

【技术实现步骤摘要】
一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法及系统
本专利技术涉及净空区飞机起降飞行保障
，尤其涉及一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法及系统。
技术介绍
为了保证飞机起飞和降落飞行时，不能有地面的障碍物来妨碍导航和飞行，因此快速、周期监测净空区的人工建筑物高度的工作十分重要。目前常用的做法是人工巡查或者通过立体卫星影像，人工巡查是工作人员定期巡查净空区内的建筑物或障碍物高度，这比较费时费力且准确度较差；立体卫星影像是在立体环境下采集建筑物高度或者通过密集匹配的方法，获取地表的数字表面模型，来获得建筑物高度。通过立体卫星数据获取建筑物或障碍物高度的方法存在如下缺陷：一是专业性太强，操作复杂，对工作人员的专业素质要求太高；二是立体卫星数据被国外所垄断，商用价格昂贵，长周期性的购买数据，其成本太高，而中国机场数量较多，运营成本太大。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法及系统，通过单幅遥感影像或卫星影像并结合公开DEM的高程数据通过迭代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法，其特征在于：其方法如下：/nA、导入卫星影像数据，卫星影像数据包括卫星影像和RPC参数文件，在卫星影像上建立像素模拟坐标系，模拟坐标系的横轴坐标为像素的列数，模拟坐标系的纵轴坐标为像素的行数，采集卫星影像中建筑物的底部点与顶部点的像素坐标数据，由此得到卫星影像中建筑物的底部点(P1)的像素坐标P1(x1，y1)，卫星影像中建筑物的顶部点(P2)的像素坐标P2(x2，y2)；/nB、给定卫星影像中建筑物的底部点(P1)的初始高程值Z0，所述初始高程Z0为卫星影像数据中RPC参数文件中的HEIGHT_OFF值或0；利用卫星影像中建筑物的底部点(P...

【技术特征摘要】
1.一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法，其特征在于：其方法如下：
A、导入卫星影像数据，卫星影像数据包括卫星影像和RPC参数文件，在卫星影像上建立像素模拟坐标系，模拟坐标系的横轴坐标为像素的列数，模拟坐标系的纵轴坐标为像素的行数，采集卫星影像中建筑物的底部点与顶部点的像素坐标数据，由此得到卫星影像中建筑物的底部点(P1)的像素坐标P1(x1，y1)，卫星影像中建筑物的顶部点(P2)的像素坐标P2(x2，y2)；
B、给定卫星影像中建筑物的底部点(P1)的初始高程值Z0，所述初始高程Z0为卫星影像数据中RPC参数文件中的HEIGHT_OFF值或0；利用卫星影像中建筑物的底部点(P1)的像素坐标P1(x1，y1)、初始高程值Z0、RPC参数文件中的RPC参数，根据如下有理函数正变换公式计算建筑物的底部点(P1)的运算地面经纬度坐标P1(x0，y0)：



其中，像点坐标(r,c)表示为以相应地面点空间坐标(X,Y,Z)为自变量的多项式的比值，pi(Xn,Yn,Zn)为(i＝1，2，3，4)普通多项式，形式如下：
pi(X,Y,Z)＝a0+a1Z+a2Y+a3X+a4ZY+a5ZX+a6YX+a7Z2+a8Y2+a9X2+a10ZYX+a11Z2Y+a12Z2X+a13Y2Z+a14Y2X+a15ZX2+a16YX2+a17Z3+a18Y3+a19X3
上述式中的多项式系数a0，……，a19为有理函数系数，为RPC参数文件里的已知量，式中(rn，cn)表示为像点坐标(r,c)，(Xn，Yn，Zn)表示为(X,Y,Z)的标准化坐标值；
C、从公开DEM上采集步骤B中运算地面经纬度坐标P1(x0，y0)位置处的高程值Zi；利用步骤B中底部点(P1)的运算地面经纬度坐标P1(x0，y0)、高程值Zi、RPC参数文件中的RPC参数重复步骤B并依次迭代运算；直至计算出的运算地面经纬度坐标与上次计算出的运算地面经纬度坐标的对应坐标差值DX、DY，DX、DY均小于阈值d时，结束迭代过程，并最终得到卫星影像中建筑物的底部点(P1)的地面经纬度坐标和高程值Z底终；
D、以卫星影像中建筑物的顶部点(P2)的像素坐标P2(x2，y2)替换卫星影像中建筑物的底部点(P1)的像素坐标P1(x1，y1)，按照步骤B、步骤C的方法得到卫星影像中建筑物的顶部点(P2)的地面经纬度坐标和高程值Z顶终；根据如下公式即可得出卫星影像中该建筑物的高度H，H＝Z顶终-Z底终；
E、重复步骤A～D即可得到卫星影像中所有建筑物的高度。


2.按照权利要求1所述的一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的方法，其特征在于：
所述步骤C中的阈值d取值范围如下：阈值d≤0.00001米。


3.一种利用DEM辅助卫星影像测算建筑物高度的系统，包括卫星影像数据和数字高程模型，所述卫星影像数据存储有卫星影像和卫星影像RPC参数文件，所述数字高程模型存储有经纬度坐标体系下的高程值，其特征在于：还包括卫星影像导入模块、像素模拟坐标采集模块、建筑物量测模块、经纬度及高程迭代验证系统和建筑物高度运算及输出模块，所述卫星影像导入模块、建筑物量测模块、像素模拟坐标采集模块、经纬度及高程迭代验证系统、建筑物高度运算及输出模块依次连接，所述卫星影像导入模块用于导入卫星影像及卫星影像RPC参数文件，所述像素模拟坐标采集模块用于在卫星影像中建立像素模拟坐标系，所述模拟坐标系的横轴坐标为像素的列数，所述模拟坐标系的纵轴坐标为像素的行数；所述建筑物量测模块用于在卫星影像中通过图像识别构建出卫星影像的所有建筑物，所述像素模拟坐标采集模块还用于采集建筑物量测模块所构建的同一建筑物的底部点像素坐标P1(x1，y1)以及顶部点像素坐标P2(x2，y2)；所述经纬度及高程迭代验证系统包括经纬度及高程迭代模块和验证模块，所述经纬度及高程迭代模块用于根据卫星影像中建筑物的底部点与顶部点的像素坐标、初始高程值Z0、RPC参数文件中的RPC参数通过有理函数正变换公式计算出建筑物的底部点、顶部点各自对应的运算地面经纬度坐标并迭代运算出建筑物的底部点、顶部点各自对应的地面经纬度坐标和高程值；所述验证模块用于对经纬度及高程迭...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭辉，许玉斌，黄荣顺，杨杰，郭婧，
申请(专利权)人：中国民航科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11