[发明专利]一种基于遥感技术的岩溶区落水洞提取方法

权利要求书

1.一种基于遥感技术的岩溶区落水洞提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、获取综合遥感数据目标采集区域遥感数据和地质资料；

步骤2、根据综合遥感数据目标采集区域遥感数据和地质资料，构建三维实景遥感分析模型；

步骤2.1、根据步骤1中遥感数据，制作数字正射影像DOM；

步骤2.2、根据步骤1中遥感数据，制作数字表面模型DSM；

步骤2.3、根据步骤2.1和步骤2.2的影像和模型进行处理，得到三维实景遥感分析通用模型；

步骤2.4、根据步骤1中遥感数据，制作精细化数字高程模型DEM；

步骤2.5、将步骤2.4中高程模型进行处理，制作三维遥感分析精细模型；

步骤3、在步骤2中三维实景遥感分析模型的基础上，提取岩溶洼地分布范围；

步骤3.1、根据步骤2.3中构建的三维实景遥感分析通用模型，通过人机交互形式，根据地表岩溶地貌特点：地面崎岖不平，地表常见峰丛、峰林与孤峰形态；同时，结合易溶岩发育范围，划定岩溶发育区；

步骤3.2、在岩溶发育区内，利用GIS空间分析技术对步骤2.4中精细化数字高程模型DEM数据进行处理，通过水流方向判定水流汇集区洼地位置，以分水岭为界得到洼地贡献区域；

步骤3.3、分别提取洼地贡献区域内的最高点和最低点，计算两者之差得到洼地深度；对于深度小于5m的贡献区域认定为伪洼地贡献区域，进行排除处理；

步骤3.4、通过坡度分析，得到坡度的范围，认定为伪洼地贡献区域，进行排除处理，获得岩溶洼地分布范围；

步骤4、根据提取岩溶洼地分布范围的三维实景遥感分析模型进行落水洞识别与提取；

步骤4.1、对步骤2.5中去除植被影响的精细化数字高程模型DEM进行坡度分析，得到坡度渲染图，提取闭合度＞80%，尺寸＜5m的圆环地形，初步判定为落水洞；

基于圆环目标边界矢量，自动提取去除植被影响的精细化数字高程模型DEM中与其相交像元的高程，记为向量，将向量中最大、最小横纵坐标记为向量，并依此构建包络圆形目标的最小矩形，记为Rect，计算矩形Rect几何中心的平面坐标，并将此近似为圆环的几何中心：读取位置处的高程，记为，计算向量的平均值，记为，计算，若结果为正，且大于1m，则判定该圆环为落水洞；

步骤4.2、对步骤1.2中获得的LiDAR点云数据进行处理，以步骤4.1中圆环的几何中心为中心，每隔切一断面，共计4条，得到去除植被的LiDAR点云数据断面，进一步判定圆环为落水洞，同时获取其所在空间位置坐标（X、Y、Z）；

步骤4.3、根据空间位置坐标（X、Y、Z）确定落水洞实际位置，若验证为连续性较好的地表出现不规则圆形、长条形凹陷状，且坡度较大的面状目标，判定为落水洞，若否，则为一般山体坡面；

步骤4.4、对于确定的落水洞，利用步骤4.2中获得的去除植被的LiDAR点云数据断面量测得到深度；利用步骤4.3获得的落水洞量测得到长度、宽度。

2.根据权利要求1所述的一种基于遥感技术的岩溶区落水洞提取方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1、划定潜在岩溶区作为综合遥感数据目标采集区域；

步骤1.2、采集综合遥感数据目标采集区域的遥感影像；

步骤1.3、收集综合遥感数据目标采集区域的地质资料信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于遥感技术的岩溶区落水洞提取方法，其特征在于：所述步骤1.2的具体实现方法为：采用无人机变高仿地飞行方式同步获取综合遥感数据目标采集区域高分辨率光学影像和LiDAR点云数据；所述步骤1.3的具体实现方法为：收集综合遥感数据目标采集区域1:5万地质图，并数字化处理，获取易溶岩范围。

4.根据权利要求1所述的一种基于遥感技术的岩溶区落水洞提取方法，其特征在于：所述步骤2.1的具体实现方法为：将步骤1中获取的综合遥感数据目标采集区域高分辨率光学影像，利用内、外方位元素和像控点对影像进行几何校正，生成高精度数字正射影像DOM；

所述步骤2.2的具体实现方法为：根据步骤1中获得的LiDAR点云数据，以20cm20cm的格网对点云数据进行抽稀，获取平面和高程坐标，进行空间插值处理得到包含植被信息的工程区数字表面模型DSM；

所述步骤2.3的具体实现方法为：将步骤2.1中数字正射影像DOM和步骤2.2中数字表面模型DSM进行分块、叠加、拼接和整合处理，获得综合遥感数据目标采集区域三维实景遥感分析通用模型；

所述步骤2.4的具体实现方法为：将步骤1中得到的LiDAR点云数据，进行去噪预处理和质量检查工作；基于渐进加密三角网滤波算法，初步构建稀疏的不规则三角网；根据测区地形起伏，设定迭代距离与迭代角度，构建加密的不规则三角网；通过点云断面分析和点云赋色的方式对自动分类结果进行检查，剔除残留的植被点，找回过度分类的地面点，通过空间插值法构建去除植被影响的精细化数字高程模型DEM；

所述步骤2.5的具体实现方法为：基于步骤2.4中精细化数字高程模型DEM，采用坡度、坡向、等高线以及山体阴影分析技术进行二次处理，获取相应的栅格分析结果，利用地形渲染技术构建去除植被影响的三维遥感分析精细模型，全面呈现目标区微地貌细节信息。