[发明专利]一种基于多源无人机遥感数据融合的数字地形建模方法

说明书

一种基于多源无人机遥感数据融合的数字地形建模方法，包括以下步骤：采集航拍图像、GPS数据、激光测距仪数据与无人机微机电系统姿态数据，获取后处理动态GPS数据，根据无人机微机电系统姿态数据对激光测距仪数据校正处理，并基于时间序列完成与后处理动态GPS数据同步处理，获取激光测距值与PPK‑GPS三维坐标值点源地形矩阵、航拍图像面源数字标高模型、数字标高模型地形矩阵，分别对数字标高模型地形矩阵进行偏置、优化及升维处理，依次获取数字标高模型差值矩阵和地形标高矩阵，对地形标高矩阵进行克里金空间插值，生成数字地形模型；本发明结合航拍图像处理技术面源DTM测绘面积大、激光测距仪、GPS数据点源DTM绝对精度高的优点，提高了测绘效率与建模精度。

技术领域

本发明涉及无人机遥感在地形测绘领域的应用，更具体地说，涉及一种基于多源无人机遥感数据融合的数字地形建模方法。

背景技术

精准平整地技术根据地形、面积、空间结构特点，利用平整地机具因地制宜进行平整，不仅提高作物单产，还能大幅节约灌溉用水量、减轻病虫害的发生和抑制田间杂草的生长。然而，长期以来精准平整地技术在我国的推广应用成效和综合经济效益并不显著，大多数地区仍沿袭使用传统的耙、滚、轧等利用自身重力被动适应地形的平整地工具，其根本原因在于：精准平整地作业是一项多领域交叉的系统工程，平整地作业效果直接取决于地形测绘的精度，因此精准平整地作业需要大容量、高精度的数字地形模型(Digital TerrainModel，DTM)数据的支撑。

对于数字地形建模作业，相比于人工手持设备或拖拉机机载设备采样，低空无人机遥感作业具有灵活高效、成本可控等特点，在遥感领域的诸多行业得到了普遍的应用和研究，低空无人机遥感在DTM测绘中得到了广泛的应用。但是，通过航拍图像处理技术或激光测距技术获取DTM存在着各自的优点与内在缺陷：基于航拍图像处理技术输出DTM需要人工获取大量且分布均匀的地面控制点的三维坐标值(经度、纬度与高程)以保证DTM的整体精度，故该方法适用于大面积测绘作业但对高程精度要求不高的场合，而基于激光测距技术，利用空间插值算法将点源高程数据扩展成面进而输出DTM，需要综合考虑点源高程数据的测量精度与分布状况，故该方法适合小面积地块的DTM测绘作业，因此，本发明提出了一种基于多源无人机遥感数据融合的数字地形建模方法。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于多源无人机遥感数据融合的数字地形建模方法，以无人机为遥感平台通过数字图像处理技术与数据融合技术，对基于图像处理的面源DTM数据与基于激光测距技术的点源DTM数据进行处理与分析。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于多源无人机遥感数据融合的数字地形建模方法，包括以下步骤：

步骤一、在无人机底部竖直安装图像采集设备和激光测距仪，并结合航拍图像拼接技术要求、图像采集设备参数以及激光测距仪性能，合理设置无人机飞行航高与路线，连续获取作业地块的航拍图像与激光测距值序列d，即激光测距仪距离地面的相对高度值；

步骤二、在无人机顶部安装移动GPS模块，并在作业地块20千米范围内布置地面基站GPS模块，连续获取PPK-GPS设备的地面基站GPS三维坐标值C_base[lat_base,lon_base,alt_base]，以及搭载在无人机遥感平台上的移动GPS三维坐标值C_rover[lat_rover,lon_rover,alt_rover]；

步骤三、对地面基站GPS模块与机载移动GPS模块数据进行PPK后处理动态解算，获取无人机遥感平台的高精度三维坐标值C_UAV[lat_UAV,lon_UAV,alt_UAV]；