[發明專利]一種基于小型無人機遙感的邊坡變形檢測及量算方法

在審

• 申請號: 201610138470.3
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105783878A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 黃海峰;林海玉;王煥;易武;易慶林;張國棟;呂奕銘;張磊;李劍南;胡乃利;柳青;雷德鑫;童時岸;劉凱
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01B11/16
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種基于小型無人機遙感的邊坡變形檢測及量算方法，其特征在于，技術步驟包括：S1：根據邊坡特征現場布設并測量像控點；S2：利用小型無人機遙感系統現場采集邊坡高清像片；S3：通過數字攝影測量處理并加入像控點生成邊坡三維點云；S4：檢驗并優化生成具有高絕對位置精度的邊坡三維點云；S5：高精度配準前后兩期邊坡三維點云；S6：基于前后兩期高精度遙感成果的邊坡變形檢測及量算。

2.根據權利要求1所述的一種基于小型無人機遙感的邊坡變形檢測及量算方法，其特征在于，所述步驟S1中像控點的控制測量，應選擇與無人機遙感監測相匹配的高精度、快速度、方便施測的技術方法，能夠選擇GPSRTK測量技術；在GPS定位條件受限區域應選擇全站儀測量技術；在人類無法涉足、反射條件較好的高陡巖質邊坡，選擇免棱鏡全站儀測量技術；對于環境條件復雜邊坡，可以綜合考慮上述多種技術相結合；

所述步驟S1中邊坡像控點的現場選擇或布設，應該覆蓋邊坡并適當向外延伸的范圍內，對于在無人機采集像片上可以清晰可辨的特征點，如房屋、公路、出露基巖，可以直接選擇和標識后作為像控點；對于無直接可辨特征點的位置，則需在地面放置像片上可以清晰可辨的輔助標志，如白色背景中的黑色十字，以標識像控點位置；所有像控點分布盡量均勻，構成等邊三角網或四邊形網；像控點的布設應在無人機采集邊坡像片之前完成，以保證像片上可以清楚分辨所有像控點位置；所述步驟S1中像控點的測量應該包括所有像控點的高精度三維坐標，測量時間不受無人機采集像片時間限制，可在任意時刻進行，如在采集同時進行測量，則應保證像控點標識不被遮擋，仍能在像片上清晰可見。

3.根據權利要求1所述的一種基于小型無人機遙感的邊坡變形檢測及量算方法，其特征在于，所述步驟S2中適于邊坡高清像片采集的小型無人機遙感系統由多旋翼小型無人機、地面控制站以及終端監視器構成，小型無人機機體采用多旋翼機身，無人機配備飛行控制系統以及高精度GPS模塊，可以實現無人機按照事先設定的航線進行自主飛行，也可以按照事先設定的速度或距離自主拍照；無人機上掛載1800萬像素分辨率以上的普通數碼相機或單反相機，為減少拍照時的抖動加裝穩定云臺；地面監控站安裝飛行控制軟件，起飛前可進行無人機各模塊的調試以及參數設置，還能夠進行航線規劃設定，飛行過程中可以實時監控無人機的飛行位置以及各類飛行參數；所述步驟S2中針對邊坡范圍進行航線規劃，航線采用網格模式，航線應保證像片的航向重疊率至少在75%以上，旁向重疊率在60%以上，航線在高度上應動態調整以適應邊坡高程變化特征，航拍過程中要始終保持無人機距離地表高度值相對固定，通常在50米~200米之間。應在邊坡坡腳位置設置起始航線，逐漸向上直到邊坡坡頂位置設置結束航線。無人機飛行速率應在10米~20米/秒之間，相機拍攝速率應不低于1秒/張；所述步驟S2中小型無人機采集邊坡像片應保證清晰、覆蓋范圍完整、滿足重疊率要求。

4.根據權利要求1所述的一種基于小型無人機遙感的邊坡變形檢測及量算方法，其特征在于，所述步驟S3中基于像控點的邊坡三維點云坐標校正，應挑選S1中布設和測量的占70%左右數量的像控點，并保證被挑選像控點由邊坡范圍內外點共同構成，且分布盡量均勻。

5.根據權利要求1或4所述的一種基于小型無人機遙感的邊坡變形檢測及量算方法，其特征在于，所述步驟S3中反映真實地形的邊坡密集三維點云生成，應首先對邊坡稀疏三維點云進行去噪處理，包括去除孤立點云、去除真實地形表面覆蓋物點云，優化生成反映真實地形的邊坡稀疏三維點云，然后再對稀疏點云進行插值計算生成邊坡密集三維點云。