[发明专利]用于地形影像数字高程模型的无人机测绘方法

说明书

本案涉及一种用于地形影像数字高程模型的无人机测绘方法，根据目标区域的形状和面积，确定无人机航线及飞行高度，布控移动参考站，形成CORS基准站信号覆盖网；之后释放测绘无人机和地面伴随定位装置，采集照片和坐标、高程等信息，然后采用Smart3D技术将照片合成三维影像模型；对生成的三维影像模型表面按照规则的网格结构排布并提取采样点，通过采样点内插建立DEM；根据已知的地理高程信息，编为新的采样点内插并纠正；形成较高精度的地形影像数字高程模型；本发明采用地面伴随定位装置取代像控点或实物点，省去了人工布控像控点的麻烦，增加了定位点的布置密度，提高了测量精度，对目标区域中的部分特征点，精度可达1‑3cm。

技术领域

本发明属于测绘领域，具体涉及一种用于地形影像数字高程模型的无人机测绘方法。

背景技术

数字高程模型(Digital Elevation Model),简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。

一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。

由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇 水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础; 在无线通讯上，可用于蜂窝电话的基站分析等等。

我国在数字高程模型的发展上与发达国家相对落后，尤其是在广袤的西部地区，由于设备及具备先进测绘技术的专业测绘人员缺乏，无法为城市规划的决策者提供必要的支持，也无法在基础建设中提供海量的高精度测绘数据。另外，西部地区存在着大量的山区、戈壁、高原等地貌，传统的光学测量仪器测绘方法在进行外业作业时工作安全风险高、劳动量大、工作周期长、效率低、无法超视距，测绘精度受自然条件、频繁转换测站等影响较大，从而容易导致测绘人员对测绘目标区宏观地质、地貌认知不足、对工程地质条件把握出现偏差、对工程地质问题分析不透彻等问题。

测绘无人机的发展和成熟，恰恰适应西部地区大面积的测绘需求。尤其近些年来，小型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、超视距飞行、搭载技术设备多样性、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。

以Smart3D为代表的三维影像技术可以通过简单的照片生成具有高分辨率的真实三维模型。近乎于没有任何限制的照片拍摄要求，通常可以在数分钟至数小时的时间内完成数据处理。可运算生成基于真实影像的超高密度点云，并以此生成基于真实影像位纹理的高分辨率实景真三维模型。三维影像模型精度等级可根据需求进行控制，三维影像模型中携带的地理坐标信息可以进行精确定位，并能对坐标信息进行读取，该技术与测绘无人机的结合，可大大提高测绘效率。

RTK（Real - time kinematic）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的卫星定位测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了作业效率。