沙尘运移监测方法技术

本发明专利技术实施例提供一种沙尘运移监测方法，包括：在第一时刻和第二时刻分别对待监测区域进行无人机航测，获得第一时刻对应的第一航拍图像以及第二时刻对应的第二航拍图像；其中，第一时刻与第二时刻之间相隔设定时段；分别提取第一航拍图像和第二航拍图像的沙尘监测参数，并通过将第一航拍图像的沙尘监测参数与第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得待监测区域在设定时段内的运移及变化规律信息。本发明专利技术实施例通过采用无人机航测技术对待监测区域进行监测，并将对应于不同时刻的航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得待监测区域在设定时段内的沙尘运移及变化规律信息，能够实现沙尘监测；且相比于现有技术显著提高了监测效率，节省了人力物力。

【技术实现步骤摘要】
沙尘运移监测方法
本专利技术实施例涉及沙尘监测领域，更具体地，涉及一种沙尘运移监测方法。
技术介绍
为了有效地防沙治沙，防治土壤风蚀的危害，需要在野外进行风蚀监测的基础上，准确认识和掌握风沙运动规律，这对指导风蚀防治措施的选择至关重要。现有技术中通常采用集沙仪对沙尘进行监测，但由于集沙仪仅能实现有限高度及范围的沙尘监测，在需要对大面积沙区进行监测的情况下，需要采用大量集沙仪在较大范围内进行布置，前期布置就会消耗大量人力物力，影响监测效率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的沙尘运移监测方法。本专利技术实施例提供一种沙尘运移监测方法，该方法包括：在第一时刻和第二时刻分别对待监测区域进行无人机航测，获得第一时刻对应的第一航拍图像以及第二时刻对应的第二航拍图像；其中，第一时刻与第二时刻之间相隔设定时段；分别提取第一航拍图像和第二航拍图像的沙尘监测参数，并通过将第一航拍图像的沙尘监测参数与第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得待监测区域在设定时段内的运移及变化规律信息。本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法，通过采用无人机航测技术对待监测区域进行监测，并将对应于不同时刻的航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得待监测区域在设定时段内的运移及变化规律信息，能够实现沙尘监测；且相比于现有技术中布置集沙仪的方式显著提高了监测效率，节省了人力物力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法中当年12月的沙丘区域航拍图像示意图；图3为本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法中次年1月的沙丘区域航拍图像示意图；图4为本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法中沙带位置示意图；图5为本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法中沙丘风蚀分析示意图；图6为本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法的完整流程示意图；图7为本专利技术实施例提供的集沙仪布置位置示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种沙尘运移监测方法，参见图1，该方法包括：步骤101、在第一时刻和第二时刻分别对待监测区域进行无人机航测，获得第一时刻对应的第一航拍图像以及第二时刻对应的第二航拍图像；其中，第一时刻与第二时刻之间相隔设定时段。其中，无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。本实施例中的沙丘区域包括近地面区域及其上空区域，近地面区域的颗粒粒径较大，在地面的情况下采用无人机航测，在水面的情况下采用非旋转式集沙观测塔和/或集沙仪；而上空区域的颗粒粒径较小，可以采用无人机搭载粉尘测量装置，测定不同高度沙尘的TSP(TotalSuspendedParticulate，总悬浮微粒)、PM2.5和PM10的浓度。其中，使用激光粒度仪测量颗粒的粒度。本专利技术实施例采用无人机与航空摄影测量结合所形成的无人机航测技术对待监测区域中的沙丘区域进行航测，能够获得无人机拍摄的沙丘区域的航拍图像。具体地，虽然上述步骤101中只说明了进行两次航测，但可以理解的是，可以多次重复上述步骤101，从而实现每隔设定时段就进行一次航测，能够获得一系列相隔设定时段的航拍图像。另外，本专利技术实施例对设定时段的具体值不作限定，例如设定时段可以为一个月。那么通过一年的航测，该系列的航拍图像中可包括1至12月每个月的航拍图像。如图2为当年12月，即第一时刻的航拍图像，图3为次年1月，即第二时刻的航拍图像。步骤102、分别提取第一航拍图像和第二航拍图像的沙尘监测参数，并通过将第一航拍图像的沙尘监测参数与第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得待监测区域在设定时段内的运移及变化规律信息。其中，沙尘监测参数是能够反映沙尘情况的参数。一方面，每张航拍图像都具有对应的沙尘监测参数；另一方，不同时刻航测获得的航拍图像都对应有不同的时刻；因此，通过比较第一航拍图像和第二航拍图像的沙尘监测参数，可以获得沙丘区域在第一时刻与第二时刻之间的设定时段内的运移及变化规律信息，该运移及变化规律信息即为沙尘监测的结果。本专利技术实施例提供的沙尘运移监测方法，通过采用无人机航测技术对沙丘区域进行监测，并将对应于不同时刻的航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得沙丘区域在设定时段内的运移及变化规律信息，能够实现沙尘监测；且相比于现有技术中布置集沙仪的方式显著提高了监测效率，节省了人力物力。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述沙尘监测参数包括所述待监测区域的高程信息；相应地，通过将所述第一航拍图像的沙尘监测参数与所述第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得所述待监测区域在所述设定时段内变化规律信息的步骤包括：获取所述第一航拍图像和第二航拍图像中待监测区域的高程信息之差；根据所述高程信息之差，获取所述待监测区域中沙丘体积之差；根据所述待监测区域中沙丘体积之差，计算所述待监测区域的沙尘变化量。具体地，沙尘监测参数除了包括待监测区域的高程信息，还包括坡度信息和坡向因子。换言之，提取两次航测时间段的航拍图像的高程及相关信息，提取沙丘影像图的坡度、坡向因子，可以研究沙丘区域在预设时段内的运移及变化规律。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，通过以下公式将所述第一航拍图像的沙尘监测参数与所述第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得所述待监测区域在所述设定时段内变化规律信息：Q＝Δv*ρ；Δv＝∫∫h(x,y)ds；h(x,y)＝z1(x,y)-z2(x,y)；其中，Q为所述待监测区域的沙尘变化量，Δv为基于所述第一航拍图像和第二航拍图像计算的沙丘体积之差，ρ为沙尘的密度，ds为拍摄所述第一航拍图像的像元的面积，h(x,y)为同一像元拍摄所述第一航拍图像和所述第二航拍图像的高程信息之差，z1(x,y)为同一像元拍摄所述第一航拍图像的高程信息，z2(x,y)为同一像元拍摄所述第二航拍图像的高程信息。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，提供一种对待监测区域进行无人机航测的方法，包括但不限于如下步骤：采用无人机沿着主风向分别对沙丘区域中的每一条沙带进行航测。参见图4，沙丘区域中可包括多个沙带，例如图4中示出的三个。可利用无人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沙尘运移监测方法，其特征在于，包括：/n在第一时刻和第二时刻分别对待监测区域进行无人机航测，获得所述第一时刻对应的第一航拍图像以及所述第二时刻对应的第二航拍图像；其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间相隔设定时段；/n分别提取所述第一航拍图像和所述第二航拍图像的沙尘监测参数，并通过将所述第一航拍图像的沙尘监测参数与所述第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得所述待监测区域在所述设定时段内的运移及变化规律信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种沙尘运移监测方法，其特征在于，包括：
在第一时刻和第二时刻分别对待监测区域进行无人机航测，获得所述第一时刻对应的第一航拍图像以及所述第二时刻对应的第二航拍图像；其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间相隔设定时段；
分别提取所述第一航拍图像和所述第二航拍图像的沙尘监测参数，并通过将所述第一航拍图像的沙尘监测参数与所述第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得所述待监测区域在所述设定时段内的运移及变化规律信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沙尘监测参数包括所述待监测区域的高程信息；
相应地，通过将所述第一航拍图像的沙尘监测参数与所述第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得所述待监测区域在所述设定时段内变化规律信息的步骤包括：
获取所述第一航拍图像和第二航拍图像中待监测区域的高程信息之差；
根据所述高程信息之差，获取所述待监测区域中沙丘体积之差；
根据所述待监测区域中沙丘体积之差，计算所述待监测区域的沙尘变化量。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下公式将所述第一航拍图像的沙尘监测参数与所述第二航拍图像的沙尘监测参数进行比对，获得所述待监测区域在所述设定时段内变化规律信息：
Q＝Δν*ρ；
Δv＝∫∫h(x,y)ds；
h(x,y)＝z1(x,y)-z2(x,y)；
其中，Q为所述待监测区域的沙尘变化量，Δv为基于所述第一航拍图像和第二航拍图像计算的沙丘体积之差，ρ为沙尘的密度，ds为拍摄所述第一航拍图像的像元的面积，h(x,y)为同一像元拍摄所述第一航拍图像和所述第二航拍图像的高程信息之差，z1(x,y)为同一像元拍摄所述第一航拍图像的高程信息，z2(x,y)为同一像元拍摄所述第二航拍图像的高程信息。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对待监测区域进行无人机航测的步骤具体包括：
通过载波相位差分技术RTK对无人机的起飞点进行定位，并记录所述起飞点的经纬度信息和高程信息；
采用插仟对所述起飞点进行标记，并通过RTK对所述起飞点进行刺点处理和像控点布置处理；
采用无人机沿着主风向分别对所述待监测区域中沙丘区域的每一条沙带进行航测；

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，胡平，赵廷宁，王若水，吴海龙，孙永康，李晓霖，陈童，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11