[发明专利]基于人工倾斜摄影测量的微地形三维建模方法

说明书

本发明涉及一种基于人工倾斜摄影测量的微地形三维建模方法。该建模方法包括以下步骤：1)采集地表影像；2)建立微地形模型。本发明精度高、且易于操作。

技术领域

本发明涉及测量领域，尤其一种基于人工倾斜摄影测量的微地形三维建模方法。

背景技术

现有微地形测量方法可以概括为接触类和非接触类。前者包括测针法、链条法、差分GPS法等，后者包括超声波测距法、红外线传感器法、结构光激光扫描法、激光测距扫描法、三维激光扫描仪法、解析法近景摄影测量法等，但均存在各种不足：接触类测量采样间隔偏大且易破坏地表，非接触类由于微地形特殊的地表特征，获取过程存在盲区，且数据处理工作量大。因此针对微地形的测量，现在还没有一种完全理想的方法。

解析法近景摄影测量法基于透视几何原理，使用2个或多个相机近距离(小于100m)获取目标图像信息，利用已知控制点坐标和立体像对中的同名像点通过共线方程解算出每个相机的坐标及旋转角，从而通过同名像点的相交线解算出物方点三维坐标的方法，其基本几何关系如图1所示。

相机水平距离B2、相机垂直高度G、相机焦距f以及成像元件构成了立体摄影测量模型，P1、P2为任意2个物方点，E1、E2为立体像对，即为P1在E1和E2中的同名像点，即为P2在E1和E2中的同名像点。其最主要的优点是使用非量测型相机便可快速获取土壤微地形DEM(数字高程模型)数据，且精度可达毫米级，但是对实验技能要求高，图像处理复杂，且生成地表微地形DEM需要空间插值，损失细节信息，同时存在盲区。并且从技术角度分析，镜头仅从垂直角度获取影像，因此一些地表点会因为微地形自身的特殊构造而被遮挡，从而存在盲区。再者由于摄影测量建模算法的限制，生成DEM不仅需要插值还对照片质量有特定的要求，因此对影像的采集要求比较高，不易于操作。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种精度高、且易于操作的基于人工倾斜摄影测量的微地形三维建模方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于人工倾斜摄影测量的微地形三维建模方法，其特殊之处在于：该建模方法包括以下步骤：

1)采集地表影像；

1.1)以方框轻嵌入微地形或在方框内人工装土模拟微地形；

1.2)以方框的四个角点提供控制点坐标和坐标轴，使用相机在微地形上方，调节焦距至影像清晰并固定焦距，采用“S”形或“O”形拍摄路径多角度地采集地表影像；

2)建立微地形模型；

2.1)首先对一组原始影像进行特征提取，根据这些点确定照片之间的位置和角度关系，同时系统会剔除匹配过程中错误的点，建立初步的地表模型；

2.2)然后人工导入四个角点的坐标并建立与试验部分相同的坐标系，并在具有控制点的所有照片上刺点；将影像与点位坐标数据联系起来，并进行空三加密运行，根据均匀分布于区域内的控制点，运用立体测图技术，计算得到匹配加密点的高程和平面位置，生成实际大小的微地形模型。

优选的，方框的边长×边宽×边高为100cm×100cm×10cm、60cm×60cm×10cm或30cm×30cm×10cm。

优选的，方框为铁皮框。

优选的，步骤1.2)中获取微地形地表影像的过程中，相机须保证同一高度。

优选的，步骤1.2)中使用相机拍摄时，其中边界的影像必须包含研究区以外的内容，保证原始数据的完整性，拍摄前进方向的重叠度大于70％，相邻的重叠度大于50％。

优选的，步骤2.2)中再次加入比例因子设置，通过改正解算出的角点间距离达到模型所有点的改正目的，再次进行空三加密运行，生成地表模型。