一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法与流程

1.本发明涉及三维测绘技术领域，尤其涉及一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法。


背景技术：

2.地形测量是指测绘地形图的作业，是对地球表面的地物、地形在水平面上的位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作，地形图测绘有助于了解区域土地的状况，方便对该土地进行规划和建设。
3.在对地形进行测量时通常使用摄像机并配合无人机的辅助作用进行测量，代替人工测量，提高精度的同时节省了大量人力操作，然而由于处于高空中，无人机受自然因素影响较大，测量过程中摄像机可能会发生晃动，导致测量数据不准确，导致测绘数据产生较大误差。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种通过稳定准确的数字摄影测量结合计算机技术，代替传统的人工测量技术，从而获取地形信息的测绘数据采集处理方法。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明提供的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，包括以下步骤：
7.s1、数据准备：规划并确定检测区域，选择摄影比例尺以及摄影设备，摄影设备包括无人机、摄影机和连接组件，所述无人机和摄影机通过连接组件连接；
8.s2、影像获取：根据相关航线要求，通过航空摄影获取摄影影像；
9.s3、数据采集：对处理后的影像在空三加密区域建立立体模型并生成dem，根据dem生成数字正射影像，采集地形信息；
10.s4、数据处理：对采集的数据格式进行转换和矢量化处理，编辑数据的不合理之处，输入正射影像生成影像地图并进行输出。
11.本发明优选地技术方案在于，所述步骤s2中摄影影像的获取，可以设置多台摄影设备同时对检测区域进行划分摄影获取影像。
12.本发明优选地技术方案在于，所述步骤s1中的无人机的顶盖两侧设置有导流口，且所述无人机的顶盖端部呈圆弧状。
13.本发明优选地技术方案在于，所述连接组件包括设置于所述无人机下端凹槽内壁的固定板，所述摄影机两侧夹持有安装支架，所述安装支架与所述固定板之间设置有防抖装置。
14.本发明优选地技术方案在于，所述防抖装置包括所述安装支架一侧设置的安装槽，所述安装槽的内壁滑动设置有若干组夹持组件，所述夹持组件之间夹持有安装于所述安装槽的连接板，所述连接板的一端设置有连接杆，所述连接杆远离所述连接板一端穿过
所述固定板，并与所述固定板滑动连接，所述连接板与所述固定板之间连接有弹簧。
15.本发明优选地技术方案在于，所述夹持组件包括所述安装槽内壁开设的滑槽，所述滑槽内壁开设有限位槽，所述滑槽内壁滑动连接有压件，所述压件一端设置有夹持板，所述夹持板与所述压件之间设置有限位弹簧，所述压件的外壁设置有与所述限位槽滑动连接的限位杆。
16.本发明优选地技术方案在于，所述安装支架远离所述摄影机一侧滑动连接有两组相互拼接的限位板，两组所述限位板相互贴近一侧设置有直径小于所述连接板的半圆孔，所述限位板与所述安装支架之间设置有紧固螺钉。
17.本发明优选地技术方案在于，所述步骤s3中dem的生成需要经过数字影像定向、数字影像匹配和dem数据内插三个步骤。
18.本发明优选地技术方案在于，所述步骤3中根据得到的dem数据，利用共线方程纠正法进行纠正后，获取数字正射影像。
19.本发明优选地技术方案在于，所述步骤s1中，航摄检测区域的分界线与图廓线相一致，且分区内的地形高差不得大于四分之一的航高。
20.本发明的有益效果为：本发明利用无人机摄影技术结合全数字摄影工作站，代替传统的测绘作业模式，大大降低外业工作的强度，缩断外业测量的时间；通过防抖装置与安装支架的配合，提高对摄影机夹持的稳定，避免在高空拍摄时受风力影响产生晃动，提高对测量数据的精确度，减小返工和补测的概率；对航摄影像数据进行业务逻辑上的规划，即进行航带的划分，并将航摄影像数据存储在数字设备中，提供可视化触摸操作，便于对影像数据进行使用和管理；基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、数字影像匹配等获得影像地形图，自动化程度高、产品精度高。
21.本发明提供的一种通过稳定准确的数字摄影测量结合计算机技术，代替传统的人工测量技术，从而获取地形信息的测绘数据采集处理方法。
附图说明
22.图1是本发明摄影影响获取用无人机设备结构示意图；
23.图2是本发明防抖装置结构示意图；
24.图3是本发明图2中a处结构放大示意图。
25.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
26.1、无人机；11、导流口；2、摄影机；3、连接组件；31、固定板；32、安装支架；321、限位板；322、紧固螺钉；323、半圆孔；4、防抖装置；41、安装槽；42、夹持组件；421、滑槽；422、限位槽；423、压件；424、夹持板；425、限位弹簧；426、限位杆；43、连接板；44、连接杆；45、弹簧。
具体实施方式
27.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
28.一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，包括以下步骤：s1、数据准备：规划并确定检测区域，选择摄影比例尺以及摄影设备，摄影设备包括无人机1、摄影机2和连接组件3，所述无人机1和摄影机2通过连接组件3连接；根据要求对规划的检测区域进行划分，在保证航向呈织纤飞行的情况下，航摄的区域跨度尽量划大，通过连接组件3使摄影机2在无
人机1的飞行过程中能够保证稳定拍摄，减小飞行过程中因自然因素产生的晃动，保证测量数据的准确性；s2、影像获取：根据相关航线要求，通过航空摄影获取摄影影像；摄影过程按照设计的航高、航向呈直线飞行，根据航线的设置沿边布设6～8个像控点，可增设中间一个检查点，对于每个像控点，需要在像片上刺孔，像控点的刺孔直径为0.1mm，通过全数字摄影工作站对拍摄的影像进行检查和处理，包括影像旋转、影像滤波、特征提取、影像匹配等；s3、数据采集：对处理后的影像在空三加密区域建立立体模型并生成dem，根据dem数据生成数字正射影像，采集地形信息；利用空中三角测量软件将拍摄的影像作为原始数据，进行空中三角网构建，将像控点导入全数字摄影工作站进行区域整体平差，获得外方位元素与加密成果，根据外方位元素，构建全数字摄影测量模型，倒入空间三角加密成果，通过全数字摄影工作站自动匹配生成dem，利用dem数据对原始数据进行数字微分纠正，运用自动生成的镶嵌线对测试区域的模型正射影像进行无缝拼接，完成数字正射影像；s4、数据处理：对采集的数据格式进行转换和矢量化处理，编辑数据的不合理之处，输入正射影像生成影像地图并进行输出，对采集的数据进行检查，不合理的数据进行修改或删除，并对遗漏的数据进行补充，对于不满足成图精度要求的精度进行补测。
29.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述步骤s2中摄影影像的获取，可以设置多台摄影设备同时对检测区域进行划分摄影获取影像，保证有效区间数据的完整性，可用于对后期缺少的数据进行补充，减少出现需要对数据重新补测的情况，提高测量数据的有效性。
30.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述步骤s1中的无人机1的顶盖两侧设置有导流口11，且所述无人机1的顶盖端部呈圆弧状，无人机1飞行过程受到强风等影响，通过导流孔将空气流分散，对风力进行疏通，提高无人机1飞行的稳定性，减小摄影机2的晃动，从而使摄影机2能够采集到清晰的影像数据，保证初始测量数据的质量，提高测量的准确性。
31.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述连接组件3包括设置于所述无人机1下端凹槽内壁的固定板31，所述摄影机2两侧夹持有安装支架32，所述安装支架32与所述固定板31之间设置有防抖装置4，两侧的安装支架32配合防抖装置4的设置，使摄影机2在拍摄影像过程中能够抵抗一定的风力，提高影像拍摄的稳定性，保证拍摄影像的清晰，为数据采集提供保障，获得有效测量数据。
32.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述防抖装置4包括所述安装支架32一侧设置的安装槽41，所述安装槽41的内壁滑动设置有若干组夹持组件42，所述夹持组件42之间夹持有安装于所述安装槽41的连接板43，所述连接板43的一端设置有连接杆44，所述连接杆44远离所述连接板43一端穿过所述固定板31，并与所述固定板31滑动连接，所述连接板43与所述固定板31之间连接有弹簧45，将连接板43安装于夹持组件42之间，并利用弹簧45的弹力，使安装支架32稳定夹持于摄影机2两侧，减小摄影机2在拍摄影像过程中遇到强风时的晃动，具有较好的减震作用，从而使摄影机2能够采集到质量清晰符合要求的测量数据，减小测量数据的误差。
33.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述夹持组件42包括所述安装槽41内壁开设的滑槽421，所述滑槽421内壁开设有限位槽422，所述滑槽421内壁滑动连接有压件423，所述压件423一端设置有夹持板424，所述夹持板424与所述压件423之间设置有限位
弹簧425，所述压件423的外壁设置有与所述限位槽422滑动连接的限位杆426，夹持板424在限位弹簧425的弹力作用下，使得连接板43固定于安装槽41中，在摄影机2拍摄过程遇到强风等情况时，夹持板424的夹持力能够减小连接板43产生的晃动，而限位弹簧425为保持连接板43稳定产生的弹力，进一步使安装支架32加强对摄影机2的夹持和固定作用，提高摄影机2的稳定与其在高空拍摄的安全，保证采集数据的准确，以供后续地形图的获取提供重要保障。
34.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述安装支架32远离所述摄影机2一侧滑动连接有两组相互拼接的限位板321，两组所述限位板321相互贴近一侧设置有直径小于所述连接板43的半圆孔323，所述限位板321与所述安装支架32之间设置有紧固螺钉322，通过限位板321上设置的直径小于连接板43的半圆孔323，防止在拍摄过程中连接板43向固定板31一定移动，通过半圆孔323的设计对连接板43进行限位，保证连接板43的安装位置的稳定，从而使两侧安装支架32夹持的摄影机2保持在高空中稳定且安全的拍摄，提高初始数据测量的准确性。
35.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述步骤s3中dem的生成需要经过数字影像定向、数字影像匹配和dem数据内插三个步骤，通过全数字摄影工作站根据影像匹配数据，定向参数以及用于建立dem的参数等，自动生成dem；其中数字影像定向包括数字影像内定向、相对定向和绝对定向，通过数字影像定向获得所需的各种定向参数；影像匹配是在立体像对重叠部分分配一定数量的同名像点，由其做、右影像坐标及定向参数获得相应的地面坐标，作为生成规则网格状dem的已知数据点；选择合适的dem数据内插方法，根据已知的数据点生成规则格网状dem。
36.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述步骤3中根据得到的dem数据，根据给定的范围进行裁切拼接，或者作业图幅dem，利用共线方程纠正法进行纠正，通过正射校正和镶嵌裁切后，获取数字正射影像。
37.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述步骤s1中，航摄检测区域的分界线与图廓线相一致，且分区内的地形高差不得大于四分之一的航高，保证航摄检测区域内有效范围数据齐全，和初始数据测量的准确。
38.本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。