[發(fā)明專利]基于無人機(jī)航測(cè)影像提取凍土災(zāi)害信息的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010517277.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN111678502B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊久春;王讓虎;張樹文;孫琦惠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00;G01C11/02;G01C5/00;G06V20/17
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23210
• 代理人: 何強(qiáng)

本發(fā)明涉及一種基于無人機(jī)航測(cè)影像提取凍土災(zāi)害信息的方法，方法包括以下步驟：步驟一、布設(shè)地面控制點(diǎn)并采集三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)；步驟二、采集無人機(jī)航測(cè)影像數(shù)據(jù)；步驟三、拼接無人機(jī)航測(cè)影像并進(jìn)行幾何校正與空間配準(zhǔn)；步驟四、識(shí)別基于無人機(jī)航測(cè)地表高程變化的凍脹丘和融沉區(qū)域；步驟五、識(shí)別基于無人機(jī)航測(cè)影像地表景觀信息的凍脹裂縫。本發(fā)明基于最新的無人機(jī)遙感技術(shù)，充分利用無人機(jī)航測(cè)定位精度高和地表景觀解析度高的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了凍土災(zāi)害類型與范圍等信息的提取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及凍土災(zāi)害信息提取領(lǐng)域，特別涉及一種基于無人機(jī)航測(cè)影像提取凍土災(zāi)害信息的方法。

技術(shù)背景

多年凍土分布廣泛，約占全球陸地總面積的1/4，占我國國土面積的1/5。分布在我國的凍土對(duì)外界環(huán)境極為敏感，凍土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較大，制約凍土區(qū)重大工程建設(shè)。目前面臨的主要凍土災(zāi)害包括融沉、凍脹丘、凍土斜坡等。傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查、探地雷達(dá)技術(shù)和現(xiàn)代衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)凍土災(zāi)害監(jiān)測(cè)的方法，都具有明顯的缺點(diǎn)和不足：

1、凍土災(zāi)害一般發(fā)生在氣候寒冷之時(shí)，加之凍土區(qū)人跡稀少，定期實(shí)地調(diào)查需要大量人力和時(shí)間，周期長，成本高，并且存在很多難以人工到達(dá)的區(qū)域，很難全面覆蓋。

2、探地雷達(dá)技術(shù)易受到樹木、金屬、電磁信號(hào)等的干擾，進(jìn)而造成成果圖像出現(xiàn)較為密集的土層分界線、較大程度的重疊和混亂及探測(cè)深度有限等凍土災(zāi)害解釋和信息提取上的困難。雖然鉆探、坑探等傳統(tǒng)凍土勘測(cè)方式可以有效彌補(bǔ)探地雷達(dá)勘測(cè)技術(shù)的這些缺陷，但存在破壞凍土環(huán)境、探測(cè)效率低、勘測(cè)費(fèi)用高昂等問題。

3、衛(wèi)星遙感技術(shù)受限于衛(wèi)星重訪周期、空間分辨率、云量等因素影響。由于凍土災(zāi)害類型在空間范圍上差異較大，從幾厘米到幾十米，并且主要與水熱相關(guān)，所以低分辨率衛(wèi)星影像很難提取凍土災(zāi)害信息。而高分辨率的衛(wèi)星影像隨著空間和時(shí)間分辨率的提高，價(jià)格倍增。另外，衛(wèi)星影像易受到云量和地形陰影的影響。

所以在凍土災(zāi)害調(diào)查和監(jiān)測(cè)過程中采用傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查、探地雷達(dá)、衛(wèi)星遙感等方法時(shí)，不可避免地面臨成本高，周期長，受云量和地形陰影影響大，安全性差等缺點(diǎn)。所以現(xiàn)在急需在保持航測(cè)精度，保證影像高解析度的同時(shí)，使其成本低、重訪周期短、安全性高、覆蓋全面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有方法在提取凍土災(zāi)害信息過程中，成本高，周期長，受云量和地形陰影影響大，安全性差等缺點(diǎn)，提供了一種基于無人機(jī)航測(cè)影像的凍土災(zāi)害信息提取方法。

本發(fā)明涉及一種基于無人機(jī)航測(cè)影像提取凍土災(zāi)害信息的方法，方法包括以下步驟：

步驟一、布設(shè)地面控制點(diǎn)并采集三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)；

步驟二、采集無人機(jī)航測(cè)影像數(shù)據(jù)；

步驟三、拼接無人機(jī)航測(cè)影像并進(jìn)行幾何校正與空間配準(zhǔn)；

步驟四、識(shí)別基于無人機(jī)航測(cè)地表高程變化的凍脹丘和融沉區(qū)域；

步驟五、識(shí)別基于無人機(jī)航測(cè)影像地表景觀信息的凍脹裂縫。

進(jìn)一步地，步驟一中，布設(shè)地面控制點(diǎn)時(shí)采用圓形圖案作為控制點(diǎn)，并且圓形直徑尺寸至少是影像分辨率的10倍；采集圓形圖案圓心對(duì)應(yīng)地理三維坐標(biāo)信息，分別為經(jīng)度、緯度和高程，得到三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，步驟二中，采集無人機(jī)航測(cè)影像數(shù)據(jù)時(shí)，無人機(jī)按照規(guī)劃航線，設(shè)置80％的航向重疊度和70％的旁向重疊度，以及50-120m的飛行高度，并多次采集無人機(jī)航測(cè)影像，每次采用相同的航測(cè)參數(shù)，采集時(shí)間為分凍土凍結(jié)和融化時(shí)期，得到無人機(jī)航測(cè)影像數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，步驟三中，結(jié)合地面控制點(diǎn)及其實(shí)測(cè)的地理三維坐標(biāo)信息，對(duì)無人機(jī)航測(cè)影像進(jìn)行拼接和幾何校正，所述地面控制點(diǎn)至少在5張單幅無人機(jī)航測(cè)影像上出現(xiàn)，采用同名地面控制點(diǎn)進(jìn)行多次無人機(jī)航測(cè)影像的空間配準(zhǔn)。