[发明专利]一种基于UAV航向旁向重叠反算多角度观测几何的方法

说明书

本发明公开了一种基于UAV航向旁向重叠反算多角度观测几何的方法，涉及低空无人机遥感监测领域，该方法是根据样方周边地形特点，设计无人机多角度飞行航线进行航空摄影，并在地面布设参考灰板进行遥感数据定标，通过区域空三解算平差处理、建立区域数字表面模型和区域数字正射影像，明确图幅层面的空间观测几何，精准定位覆盖同一测点的重叠影像，并提取样方坐标，基于地面仪器测量样方坐标，并对摄影测量提取的样本坐标进行校核，结合样方的中心位置和包含样方的多角度航摄影像POS数据，计算样方的观测几何，很好的解决地表样方无人机观测几何的重构问题，提供精确的传感器观测天顶角、方位角等信息，具有很强的应用价值。

技术领域

本发明属于低空无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)遥感监测领域，具体涉及一种基于UAV航向旁向重叠反算多角度观测几何的方法。

背景技术

地表反照率是影响地球气候的一个关键物理变量，其定义为陆地表面反射的太阳辐射与整个太阳光谱中入射的太阳总辐射的比值。测量陆地表面反照率的变化，为研究陆地表面和大气之间的能量转移提供了定量的研究手段，并可以更好的进行区域和全球气候的模拟。自1972年首次提出BRDF(Bi-directional Reflectance Distribution Function)的理论定义以来，基于入射-观测几何的BRDF模型为提高多角度反照率反演精度提供了良好契机。因此，多角度观测在定量遥感反演中具有重要意义。

对低空无人机多角度观测而言，无论是固定翼，还是旋翼无人机搭载传感器飞行观测时均有一定的观测几何。这种无人机观测方向上的观测几何可以由多个角度的镜头成像、航线(航向和旁向)重叠或在一幅影像的不同像元间形成。

无人机遥感比常规固定轨道，甚至具有凝视功能的卫星遥感系统具有更为灵活的空间角度采样能力。因此，无人机遥感面向不同应用时，会涉及整个半球空间内更为丰富的方向反射。当前无人机对地观测以垂直摄影为主，本发明依据像片间重叠度，实现了多角度观测几何的提取与重构。

本发明提出的方法可以很好的解决地表样方无人机观测几何的重构问题，提供精确的传感器观测天顶角、方位角等信息。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于UAV航向旁向重叠反算多角度观测几何的方法，以达到提高构建观测几何效率和正确性的目的，提供精确的传感器观测天顶角、方位角等信息，包括以下步骤：

步骤1：根据样方周边地形特点，设计无人机多角度飞行航线进行航空摄影，并在地面布设参考灰板进行遥感数据定标；

步骤2：区域空三解算平差处理、建立区域数字表面模型(DSM,Digital SurfaceModel)和区域数字正射影像(DOM,Digital Orthophoto Map)；

步骤3：明确图幅层面的空间观测几何，精准定位覆盖同一测点的重叠影像，并提取样方坐标；

步骤4：基于地面仪器测量样方坐标，并对摄影测量提取的样本坐标进行校核；

步骤5：结合样方的中心位置和包含样方的多角度航摄影像POS(position andorientation system)数据，计算样方的观测几何。

步骤1所述的根据样方周边地形特点，设计无人机多角度飞行航线进行航空摄影，并在地面布设参考灰板进行遥感数据定标，具体步骤如下：

步骤1.1：依据样本周边地形，设置航高，进行航线设计，航线的航向和旁向重叠度均大于等于80％；

步骤1.2：基于无人机飞行控制软件，输入航线数据；

步骤1.3：无人机起飞之前，在地表布置一定数量的灰度参考板，进行遥感数据定标；

步骤1.4：按照规划航线，进行无人机飞行摄影。