一种丹霞地貌参数测量方法技术

本发明专利技术提供一种丹霞地貌参数测量方法，属于无人机测绘技术领域。包括以下步骤：基于多源卫星遥感数据解译丹霞地貌；根据地形、地貌、分辨率确定数据采集区域，划定仿地飞行范围并进行航线规划；采用井字型航线和立面航线进行智能数据采集，在复杂区域增加人工数据采集；航拍图像处理；丹霞地貌参数测量及分析。本发明专利技术可以获得典型丹霞地貌全貌，解决了人工难以测量或测量不准确的问题，得到了全覆盖、高精度、多视角的丹霞地貌数据，测量参数全面、准确度高，为丹霞地貌的刻画、保护、开发利用提供了永久的测量数据。

【技术实现步骤摘要】
一种丹霞地貌参数测量方法
本专利技术涉及无人机测绘
，具体涉及一种丹霞地貌参数测量方法。
技术介绍
丹霞地貌是以陡崖坡为特征的红层地貌。丹霞地貌在我国广泛分布，相对集中分布在东南、西南和西北三个地区。裸露的红色陡崖坡是丹霞地貌最重要的识别要素。由于岩层产状不同，丹霞地貌顶面形态有“斜顶、圆顶、尖顶”等多种类型；由于直接作用于陡崖坡的动力类型差异，可以分为崩塌后壁型、流水侵蚀型、风化改造型、多动力综合型等；由于红层岩性和外力作用的差异，丹霞陡崖坡常有各种洞穴、凹槽、竖向沟槽分布；此外，受间歇性构造隆升的影响，陡崖坡还表现出多层次的坡面组合，现实中丹霞地貌的坡面形态复杂多样。有学者采用面积—高度比曲线法划分丹霞地貌发育阶段，但与现在技术结合不够，定量研究不足。丹霞地貌中丹霞山数量、谷地数量、丹霞山形态、坡度、高度、体积、岩层倾角、产状、走向、丹霞谷地宽度、丹霞地貌形成过程中被蚀去的断面面积、丹霞地貌侵蚀区长度等参数都是丹霞地貌定量描述、研究、开发利用和保护的基础数据。目前丹霞地貌测量方式主要是地面现场测量，多采用全站仪、激光测距仪等设备进行，丹霞地貌形态则多采用素描、拍照等方式记录。在丹霞地貌测量过程中，现场测量的工作量大，由于丹霞地貌复杂，山陡谷深，往往无法精准、全面地采集丹霞地貌参数，整个测量工作周期长，精度低，由于测量人员对丹霞地貌认知不同，加上丹霞地貌测量条件的限制，往往测量结果难以重复和标准化，导致所测丹霞地貌参数偏差大，难以标准。随着测绘无人机的发展，大面积和复杂危险地形的测绘得以实现。尤其近些年来，小型智能无人机技术得到了突飞猛进地发展，具有成本低、人员安全风险低、搭载设备多样、操控简单、工作效能高等特点，目前大量应用于数字城市建设、工程地质勘察等领域，极大地提高了作业效率。然而，丹霞山岩壁陡峭，地形复杂，现有的技术无法精准、全面地采集丹霞山的图像数据，如何利用无人机测绘技术对丹霞地貌参数进行测绘，目前还没有相关报道。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种丹霞地貌参数测量方法，本专利技术的方法结合丹霞地貌特性，利用优化的多源卫星遥感解译、无人机测绘和图像处理等技术，能够测量丹霞全貌，实现丹霞地貌重要参数标准化测量，具有效率高、测量全面准确、操作简单的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种丹霞地貌参数测量方法，包括以下步骤：S1，丹霞地貌多源卫星遥感解译：收集待测丹霞地貌区域的资料，包括多源卫星数据、地形数据和地质资料，对不同来源的卫星遥感影像进行处理，综合解译待测丹霞地貌区域的典型丹霞地貌；S2，无人机数据采集：采用无人机作为数据采集平台；首先室内确定丹霞地貌数据采集区域，并进行航线规划，采用井字形航线和立面航线规划，将设计好的航线导入无人机后，操控无人机按照规划的航线进行无人机倾斜摄影测量，智能采集数据；地形起伏大的区域采用仿地飞行方式获取测量区域的数据；部分地形复杂区域采用人工手动飞行补充航拍数据；S3，航拍图像处理：采用图像处理软件对无人机拍摄的照片进行去云雾处理，保证照片清晰，采用Pix4D、ContextCapture软件按照流程处理无人机采集的数据，选择2000国家大地坐标系，进行空三解算，生成丹霞地貌区域的正射影像、数字地表模型、三维模型和点云；S4，丹霞地貌参数测量及分析：对步骤S3得到的丹霞地貌模型进行切割，识别并提取丹霞山单体，进行丹霞地貌参数测量。进一步地，所述步骤S1中的卫星数据来自landsat卫星、高分一号、高分二号、worldview等卫星，卫星遥感影像处理和综合解译包含以下过程：S101，遥感影像处理：对多源卫星数据进行全色与多光谱波段的配准、融合，正射校正，镶嵌；landsat卫星数据采用第7、第4和第1波段进行组合，能更好地区分丹霞地貌的岩性边界；landsat卫星数据采用第4、第3和第2波段组合，形成分辨率更高的融合影像模拟自然真彩色正射影像图，与地物真实色彩相近，能更好地进行丹霞地貌目视识别；其他类型卫星根据各自波段特征进行组合，用于丹霞地貌识别。S102，丹霞地貌解译标志：根据landsat卫星741波段组合影像，划分丹霞地貌区域，裁切保留丹霞地貌区域影像；结合裁切的丹霞地貌区域地形数据，在ENVI软件中形成卫星正射影像的三维可视化场景，采用432波段组合形成自然真彩色影像，用于圈定丹霞山单体范围；再通过其他高分辨率卫星数据，如高分一号、高分二号、worldview等进一步确定位置和范围，解译出典型的丹霞山。进一步地，所述步骤S2中确定丹霞地貌数据采集区域的方法为：通过多源卫星遥感影像解译得到丹霞地貌的范围和位置，识别丹霞山，根据地面分辨率条件，结合奥维地图初步划定无人机数据采集区域的矢量，以kml文件形式保存。进一步地，所述步骤S2中航线规划的方法为：将确定的采集区域kml文件导入无人机飞控系统，根据分辨率及实地地形情况，确定飞行高度及重叠率；为保证测量的精准，比例尺设置为大于1:1000；在起伏较大的区域，即正负地形高差超过200m的区域，导入该区域地形数据，采用仿地飞行模式，确保数据采集的精准；航线的航高设置依据以下公式：航高＝(相机镜头焦距×地面分辨率)/相机像元尺寸；航高单位为米，地面分辨率单位为米，相机镜头焦距单位为毫米，相机像元尺寸为微米；在划定飞行区域沿主轴方向规划，采用弓字形飞行路线，考虑到负地形采集全面，航向重叠率不低于80％，旁向重叠率不低于65％。进一步地，所述步骤S2中操控无人机智能采集数据时，按下以下条件进行：飞行环境：在无风或微风、晴朗、能见度高的正午进行数据采集；飞行方式：保证飞控系统与无人机连接，按照规划的航线飞行，在有CORS信号的区域，采用无人机飞控系统与CORS站连接，发射差分改正数据给无人机，保证照片POS信息的精准；如没有CORS信号，采用PPK方式进行飞行，以确保采集数据的高准确性；数据的完整性：在高差较大区域，即正负地形高差超过200m的地形区域，因为负地形复杂，容易造成负地形或者部分丹霞山体局部区域出现数据采集重叠率低的情况，所以在完成自动航线数据采集后，根据地形情况，由人工操作无人机补充复杂负地形区域的数据采集；数据检查：每个架次飞行完毕，导出影像和pos数据进行质量检查，主要检查照片影像质量、POS信息完备性、航向和旁向重叠率。进一步地，所述步骤S4丹霞地貌参数测量及分析具体方法为：S401，模型切割：对步骤S3得到的丹霞地貌数字地表模型、三维模型、点云进行分析，将点云通过Cyclone软件进行过滤处理，除去冗余数据，在CloudCompare点云处理软件中，将识别确定的丹霞区域切割，得到典型完整的丹霞地貌；S402，丹霞山单体提取：在Cyclone软件中对切割的丹霞地貌进行分析，有多个丹霞山时，识别丹霞山单体，采用软件中的编辑工具提取丹霞山单体；S403，丹霞地貌参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丹霞地貌参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，丹霞地貌多源卫星遥感解译：收集待测丹霞地貌区域的资料，包括多源卫星数据、地形数据和地质资料，对不同来源的卫星遥感影像进行处理，综合解译待测丹霞地貌区域的典型丹霞地貌；/nS2，无人机数据采集：采用无人机作为数据采集平台；首先室内确定丹霞地貌数据采集区域，并进行航线规划，采用井字形航线和立面航线规划，将设计好的航线导入无人机后，操控无人机按照规划的航线进行无人机倾斜摄影测量，智能采集数据；地形起伏大的区域采用仿地飞行方式获取测量区域的数据；部分地形复杂区域采用人工手动飞行补充航拍数据；/nS3，航拍图像处理：采用图像处理软件对无人机拍摄的照片进行去云雾处理，保证照片清晰，采用Pix4D、Context Capture软件按照流程处理无人机采集的数据，选择2000国家大地坐标系，进行空三解算，生成丹霞地貌区域的正射影像、数字地表模型、三维模型和点云；/nS4，丹霞地貌参数测量及分析：对步骤S3得到的丹霞地貌模型进行切割，识别并提取丹霞山单体，进行丹霞地貌参数测量。/n

【技术特征摘要】
1.一种丹霞地貌参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，丹霞地貌多源卫星遥感解译：收集待测丹霞地貌区域的资料，包括多源卫星数据、地形数据和地质资料，对不同来源的卫星遥感影像进行处理，综合解译待测丹霞地貌区域的典型丹霞地貌；
S2，无人机数据采集：采用无人机作为数据采集平台；首先室内确定丹霞地貌数据采集区域，并进行航线规划，采用井字形航线和立面航线规划，将设计好的航线导入无人机后，操控无人机按照规划的航线进行无人机倾斜摄影测量，智能采集数据；地形起伏大的区域采用仿地飞行方式获取测量区域的数据；部分地形复杂区域采用人工手动飞行补充航拍数据；
S3，航拍图像处理：采用图像处理软件对无人机拍摄的照片进行去云雾处理，保证照片清晰，采用Pix4D、ContextCapture软件按照流程处理无人机采集的数据，选择2000国家大地坐标系，进行空三解算，生成丹霞地貌区域的正射影像、数字地表模型、三维模型和点云；
S4，丹霞地貌参数测量及分析：对步骤S3得到的丹霞地貌模型进行切割，识别并提取丹霞山单体，进行丹霞地貌参数测量。


2.根据权利要求1所述的一种丹霞地貌参数测量方法，其特征在于：所述步骤S1中的卫星数据来自landsat卫星、高分一号、高分二号、worldview卫星，卫星遥感影像处理和综合解译包含以下过程：
S101，遥感影像处理：对多源卫星数据进行全色与多光谱波段的配准、融合，正射校正，镶嵌；landsat卫星数据采用第7、第4和第1波段进行组合，能更好地区分丹霞地貌的岩性边界；landsat卫星数据采用第4、第3和第2波段组合，形成分辨率更高的融合影像模拟自然真彩色正射影像图，与地物真实色彩相近，能更好地进行丹霞地貌目视识别；其他类型卫星根据各自波段特征进行组合，用于丹霞地貌识别；
S102，丹霞地貌解译标志：根据landsat卫星741波段组合影像，划分丹霞地貌区域，裁切保留丹霞地貌区域影像；结合裁切的丹霞地貌区域地形数据，在ENVI软件中形成卫星正射影像的三维可视化场景，采用432波段组合形成自然真彩色影像，用于圈定丹霞山单体范围；再通过其他高分辨率卫星数据，高分一号、高分二号、worldview进一步确定位置和范围，解译出典型的丹霞山。


3.根据权利要求1所述的一种丹霞地貌参数测量方法，其特征在于，所述步骤S2中确定丹霞地貌数据采集区域的方法为：通过多源卫星遥感影像解译得到丹霞地貌的范围和位置，识别丹霞山，根据地面分辨率条件，结合奥维地图初步划定无人机数据采集区域的矢量，以kml文件形式保存。


4.根据权利要求3所述的一种丹霞地貌参数测量方法，其特征在于，所述步骤S2中航线规划的方法为：将确定的采集区域kml文件导入无人机飞控系统，根据分辨率及实地地形情况，确定飞行高度及重叠率；为保证测量的精准，比例尺设置为大于1:1000；在起伏较大的区域，即正负地形高差超过200m的区域，导入该区域地形数据，采用仿地飞行模式，确保数据采集的精准；
航线的航高设置依据以下公式：
航高＝(相机镜头焦距×地面分辨率)/相机像元尺寸；
航高单位为米，地面分辨率单位为米，相机镜头焦距单位为毫米，相机像元尺寸为微米；
在划定飞行区域沿主轴方向规划，采用弓字形飞行...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐全生，沈利娜，
申请(专利权)人：广西善图科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45