一种基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量方法，属于地貌测量方法，包括：岩溶峰林地貌卫星遥感解译；实地勘察，确定航拍区域；适航条件分析，航线规划；峰林地貌无人机航拍：传输飞行指令并实时监控，断点续航，航线覆盖，数据传输；采集图像质量检查处理：将采集图像通过空三计算软件处理，生成数字正射影像和数字表面模型，建立三维模型；峰林地貌模型裁切提取；对峰林三维地貌模型测量各项典型参数并分析。本发明专利技术可以获得包括山峰在内的岩溶峰林全貌，解决了人工无法测量或测量不准确的问题，得到了全覆盖、高精度、多视角的岩溶峰林地貌数据，测量参数全面、准确度高，为岩溶峰林地貌的保护、开发利用提供了永久的测量数据。

A method to measure the geomorphic parameters of karst peak forest based on UAV aerial photography

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量方法
本专利技术涉及一种岩溶峰林地貌测量方法，具体涉及一种基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量的方法。
技术介绍
岩溶峰林地貌是最典型、最壮美的岩溶地貌类型之一，是桂林山水的核心地貌景观，其峰林单体数量、平面形态、长轴长度和走向、短轴长度和走向、高度、体积、陡坡坡度等参数是岩溶峰林保护和开发利用的基础数据。目前岩溶峰林地貌测量方法主要通过工作人员野外现场进行测量，其主要步骤为：确定沿测量方向、限定测量范围、在测量范围内铺设坐标控制尺，使用激光测距仪、全站仪等设备进行峰林单体的参数测量，采用单反相机拍摄测量范围内峰林单体的形态照片。在地貌测量过程中，工作人员现场测量的工作量大，遇到大的山峰单体或无法找到制高点时，往往无法全面采集峰林形态数据，整个测量工作周期长，精度低，由于测量人员对峰林地貌认识经验不同，加上测量条件限制，往往测量结果难以重复和标准化，导致所测峰林地貌参数偏差大，难以实际应用。因此，急需一种能够测量包括山峰在内的岩溶峰林全貌、效率高、测量全面准确、操作简单的岩溶峰林地貌参数标准化测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够测量包括山峰在内的岩溶峰林全貌、效率高、测量全面准确、操作简单的岩溶峰林地貌参数标准化测量方法，本专利技术采取了如下技术方案：一种基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量方法，包括以下步骤:S10、航拍区域确定：图上作业，通过卫星影像解译岩溶峰林地貌，确定岩溶峰林地貌测量范围；对岩溶峰林地貌测量范围进行实地勘察，确定航拍区域；S20、适航条件分析：对所述航拍区域进行气候地形条件分析，规划峰林地貌航线，确定无人机适航状态；S30、无人机航拍：控制中心传输飞行指令，无人机起飞；控制中心实时监控无人机飞行状态及航拍摄像情况；断点续航，航拍结束，无人机返航降落；S40、采集图像检查：将航拍采集图像进行传输，并检查图像质量；S50、图像处理：将采集图像通过空三计算软件进行处理，生成数字正射影像和数字表面模型；在数字正射影像和数字表面模型基础上建立三维地貌模型；S60、模型切割：对所述三维地貌模型进行分析，切割典型的岩溶峰林地貌模型；S70、峰林地貌提取：对切割的岩溶峰林地貌进行分析，识别并提取峰林单体；S80、峰林地貌参数测量：通过测量软件，在室内对岩溶峰林的单体数量、单体长轴、短轴、高度、平面形态、体积等系列参数进行测量和分析。进一步地，所述测量参数包括峰林地貌的峰林单体数量、单个峰林长轴长度和走向、短轴长度和走向、平面形态、高度、体积、陡坡坡度等。进一步地，通过卫星影像的峰林地貌解译，针对峰林地貌特点，进行的特殊航线规划，无人机航拍的摄影方式为倾斜摄影。本专利技术有益效果：通过无人机倾斜摄影航拍可以获得包括山峰在内的岩溶峰林全貌，解决了由于山峰陡峭外业人工无法测量或测量不准确的问题，得到了全覆盖、高精度、多视角的岩溶峰林地貌数据，操作简单高效。航拍获取的照片通过空三计算后生成数字正射影像和数字表面模型，在此基础上建立三维地貌模型。裁切典型峰林地貌模型，通过测量软件在室内可多次重复测量岩溶峰林地貌系列参数，测量参数全面、准确度高，为岩溶峰林地貌的保护、开发利用提供了永久的测量数据。附图说明图1基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量方法流程图图2桂林峰林地貌航拍参数图3航拍照片图4桂林峰林地貌正射影像图图5桂林峰林地貌三维模型图6桂林典型岩溶峰林单体识别图7提取的峰林单体图8峰林单体长轴长度测量图9峰林单体短轴长度测量图10峰林单体高度测量图11峰林单体面积测量图12峰林单体体积测量图13峰林单体所选坡面坡度测量具体实施方式一种岩溶峰林地貌参数测量方法步骤流程见图1，本实施例以桂林峰林地貌参数测量为例，其具体实施方式及步骤如下：1)航拍区域确定：图上作业，通过卫星影像解译桂林岩溶峰林地貌，确定岩溶峰林地貌测量范围，针对确定的测量范围进行实地勘察，确定航拍区域；2)适航条件分析：对所述航拍区域进行气候地形条件分析，选择适宜的无人机，规划峰林地貌航线，即飞行的高度、路线、重叠度等，确定无人机适航状态。桂林峰林地貌采用ST100开展航拍，相关参数见图2；3)无人机航拍：控制中心传输飞行指令，无人机起飞；控制中心实时监控无人机飞行状态及航拍摄像情况；断点续航，航线完全覆盖，航拍结束，无人机返航降落。4)采集图像检查：将航拍采集图像进行传输，并检查图像质量。桂林峰林地貌案例航拍共采集到1040张照片，质量如图3；5)图像处理：将采集图像通过空三计算软件进行处理，生成数字正射影像和数字表面模型；在数字正射影像和数字表面模型基础上建立三维地貌模型。案例采用Smart3D软件进行空三计算，获得桂林峰林数字正射影像图、数字地表模型和三维地貌模型，如图4、图5；6)模型切割：对三维地貌模型进行分析，裁切典型的岩溶峰林地貌模型。7)峰林地貌提取：对切割的岩溶峰林地貌进行分析，识别并提取峰林单体，桂林峰林识别见图6。8)峰林地貌参数测量：通过点云软件，室内对岩溶峰林的单体数量、单体长轴长度、短轴长度、高度、平面形态、体积等系列参数进行测量和分析。桂林典型岩溶峰林地貌参数采用CloudCompare、Cyclone等软件完成测量。提取峰林单体见图7。峰林单体长轴投影点的水平距离即为长轴长度，测量为167.386m,见图8。峰林单体短轴投影点的水平距离即为短轴长度，测得为164.505m，见图9。单体的高度为单体最高点到峰林单体底部平面的垂直距离，测量该单体高度为59.653m，见图10。峰林单体面积为单体底部与水平面接触部分的投影面积，该单体面积测量为22370.34888m2，见图11。峰林单体体积测量为543307.2641081m3，如图12。峰林单体坡度测量需要选择预测量的坡面，测得单体该坡面的坡度为45.380°，见图13。通过对切割的峰林单体逐个的测量系列地貌参数，获得典型峰林地貌区的地貌参数集，为峰林地貌的发育研究，保护和开发利用提供基础测量数据。以上所述，仅是本专利技术较佳实施例而已，并非对本专利技术的技术范围作任何限制，故凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤:/nS10、航拍区域确定：图上作业，通过卫星影像解译岩溶峰林地貌，确定岩溶峰林地貌测量范围；对岩溶峰林地貌测量范围进行实地勘察，确定航拍区域；/nS20、适航条件分析：对所述航拍区域进行气候地形条件分析，规划峰林地貌航线，确定无人机适航状态；/nS30、无人机航拍：控制中心传输飞行指令，无人机起飞；控制中心实时监控无人机飞行状态及航拍摄像情况；断点续航，航拍结束，无人机返航降落；/nS40、采集图像检查：将航拍采集图像进行传输，并检查图像质量；/nS50、图像处理：将采集图像通过空三计算软件进行处理，生成数字正射影像和数字表面模型；在数字正射影像和数字表面模型基础上建立三维地貌模型；/nS60、模型切割：对所述三维地貌模型进行分析，切割典型的岩溶峰林地貌模型；/nS70、峰林地貌提取：对切割的岩溶峰林地貌进行分析，识别并提取峰林单体；/nS80、峰林地貌参数测量：通过测量软件，在室内对岩溶峰林的单体数量、单体长轴、短轴、高度、平面形态、体积等系列参数进行测量和分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机航拍的岩溶峰林地貌参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤:
S10、航拍区域确定：图上作业，通过卫星影像解译岩溶峰林地貌，确定岩溶峰林地貌测量范围；对岩溶峰林地貌测量范围进行实地勘察，确定航拍区域；
S20、适航条件分析：对所述航拍区域进行气候地形条件分析，规划峰林地貌航线，确定无人机适航状态；
S30、无人机航拍：控制中心传输飞行指令，无人机起飞；控制中心实时监控无人机飞行状态及航拍摄像情况；断点续航，航拍结束，无人机返航降落；
S40、采集图像检查：将航拍采集图像进行传输，并检查图像质量；
S50、图像处理：将采集图像通过空三计算软件进行处理，生成数字正射影像和数字表面模型；在数字正射影像和数字表面模型基础上建立三维地貌模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈利娜，吕勇，程洋，陈伟海，张远海，史文强，唐全生，
申请(专利权)人：中国地质科学院岩溶地质研究所，
类型：发明
国别省市：广西;45