实景三维建设中空三加密、DEM、DSM、DOM部分技术探究

以实景三维吉林建设项目为例,阐述空三加密、DSM匹配及修测编辑、DEM修测编辑、DOM制作镶嵌分幅的生产过程,并就生产过程中的一些问题提出解决方法和注意事项,为同类项目的实施提供参考。

基于机载毫米波InSAR数据生产DSM及DOM试验研究

针对地形复杂、常年多云雨雾的地区,以及戈壁滩等其它一些困难地区基础测绘数据获取难的问题,本文提出了利用毫米波干涉合成孔径雷达(InSAR)的方法。该方法利用合成孔径雷达技术,通过发射宽带信号获得距离向高分辨率成像;根据雷达和目标之间的相对运动,形成方位向高分辨率成像,从而实现对目标原始回波的“距离-方位”二维高分辨率成像。试验结果表明,利用机载毫米波InSAR技术生产的数字正射影像(DOM)和数字表面模型(DSM),中误差分别为1.482 m和1.405 m,能够满足丘陵地区1∶5 000比例尺的DOM和DSM的精度要求。

利用机载双天线毫米波InSAR生成四川高山区DOM及DSM

机载双天线毫米波InSAR系统具有机动灵活、轨道可变、相干性高、分辨率高、实时获取等特点,可以快速、高效、精确地获取地势陡峭、地形复杂的困难山区地带的DSM,已成为获取DSM的重要手段之一。但由于机载InSAR数据量很大,当前的数据处理能力和效率相对较低,针对这些问题,本文采用图形处理器(GPU)并行处理技术,快速、精确地进行干涉处理,提高了干涉批处理效率;采用最小平衡树的解缠算法,快速地进行相位解缠;采用尺度不变特征变换(SIFT)算法自动、快速提取条带内相邻影像之间的连接点,提高了连接点选取的精度和效率。本文选取四川省邛崃市西部高山区地带13景机载InSAR数据进行分析,生成的DOM、DSM在X、Y、H 3个方向的RMSE分别为1.839、1.464、1.997 m,满足1∶5000地形图测绘需求。

融合DOM与DSM数据的三维变化检测算法

针对传统的变化检测模型单一且大多针对二维影像,并没有考虑三维信息的问题。研究并提出一种融合DOM(数字正射影像图)与DSM(数字表面模型)的三维变化检测算法,采用DC2GAN(Deep Convolutional Genrative Adversarial Networks)融合DOM与DSM数据,生成三维融合影像数据,并通过改进的Unet网络对其训练,得到变化检测模型,实现对三维变化类特征的学习。在worldview2数据上取得了90%的准确率、0.6KAPPA系数。实验结果表明,该方法在拥有较高变化检测准确率的同时还具有良好的泛化能力,能够用于实际工程。

基于DSM点云纠正的正射影像房屋边缘锯齿消除

当前无人机低空航空摄影测量生成的数字正射影像DOM中,房屋边缘大量存在锯齿失真的现象,严重影响了对影像建筑物的判读和提取,降低了无人机航测数字正射影像的使用效益。提出一种利用数字表面模型DSM点云数据,提取其房屋边缘,并进行规则化处理,然后在此基础上进行数字微分纠正,生成正射影像的方法。实验结果表明,利用该方法可有效防止数字正射影像中房屋边缘存在的锯齿失真现象。

基于像素工厂处理不同影像数据源制作DOM的研究

简要介绍了像素工厂影像处理系统,通过卫星影像、ADS80影像、DMC框幅式影像3种数据源的处理,分析3种数据源处理过程中生产DOM(数字正射影像)各个环节的流程,以及在处理过程中与Arc GIS和Terrasolid等软件的配合使用。

基于无人机航摄的真正射影像图制作方法与实践

随着无人机航空摄影的不断发展和成熟,利用无人机航摄制作高分辨率数字正射影像图在空间信息领域中的应用非常广泛。传统正射影像由于存在投影差导致建筑物倾斜、遮挡严重等问题,而数字真正射影像图能很好地解决这些问题。本文叙述了采用传统正射摄影和基于倾斜摄影三维模型制作真正射影像图的两种方法和实践,总结无人机航摄影像制作真正射影像的作业流程和关键技术。

基于无人机航测成果的洪峰流量推算

因山丘区小流域暴雨洪水洪峰流量实测困难,为及时掌握暴雨洪水特征参数,亟须完成洪峰流量推算工作。无人机航空摄影测量装备的发展为暴雨洪水应急调查工作提供新思路。研究利用无人机航测效率高、数据成果丰富等特点,在不依赖地面实测数据前提下,基于高精度航测成果DOM(Digital orthophoto map)和DSM(Digital surface model)提取河道高程、洪痕边界和糙率等计算参数,结合比降-面积法(曼宁公式)提出一种推算洪峰流量新方法。以东风沟“7·12”暴雨洪水为例,提取15组断面数据、按三种比降取值方案推算洪峰流量,以GNSS-RTK测量数据推算的洪峰流量为标准值检验该方法。均值检验结果显示,该方法成果样本均值与检验值差别不显著(P>0.05);流量测验精度评定显示该方法成果精度满足三类精度水文站标准(随机不确定度<15、系统误差<±2)。综合分析显示,该方法与GNSS-RTK测量数据推算洪峰流量在外业效率、环境适应性、数据种类和数量等方面具有优势,证明将无人机航测高精度成果与典型洪峰流量公式相结合的可行性。研究结果为山丘区小流域暴雨洪水洪峰流量推算、洪水调查等工作提供参考。

基于无人机影像的目标检测与尺寸测量

本文针对道路建设迅速推进,道路场景地物目标检测效率低、精度低等问题,提出一种基于改进YOLOv5模型的道路场景地物目标检测和尺寸测量方法。针对检测效率低问题,本文利用无人机采集道路场景地物数据;针对目标检测精度低问题,通过在Backbone主干网络中C3模块中增加卷积块注意力模块(CBAM)注意力机制、增加P2小目标检测头和改进损失函数SIoU来改进YOLOv5模型,提高精度。最后,利用数字正射影像图(DOM)和数字表面模型(DSM)进行道路场景地物尺寸测量。实验结果表明:利用改进YOLOv5模型对道路地物进行检测,Precision、Recall、mAP@0.5和mAP@0.5:0.95分别比YOLOv5模型算法提高了1.7%、7.5%、6.5%和4.2%,分别达到了85.9%、90.0%、90.3%和52.1%,有效提高了地物目标检测精度;利用DSM进行道路场景地物尺寸测量也达到很好效果。

基于无人机摄影测量的露天矿排土场三维模型构建

排土场作为露天矿区的重要组成部分,通过构建精确的排土场三维模型,有助于直观掌握排土场的地形变化信息,对于进一步监测其稳定性,确保矿区安全生产具有重要意义。以胜利西一号露天煤矿北排土场为例,首先利用无人机获取了排土场南部3个相对航高(85,100,115m)的影像;然后分别采用2款基于运动恢复结构算法(Structure from motion,SFM)的软件(Pix4D mapper和Agisoft Photo Scan)对不同相对航高的影像进行了处理,得到数字表面模型(Digital surface model,DSM)和数字正射影像图(Digital orthophoto map,DOM),并对两者分别进行了平面、高程精度分析。研究表明:3个航高对应模型的精度均可以满足1∶1 000地图和地形图成图要求,其中,相对航高为100 m时对应模型的精度和可靠性最高,可以达到1∶500成图精度要求,并且利用Pix4D mapper软件得到的模型精度略高于Agisoft Photo Scan软件,故而采用100 m相对航高获取了整个排土场的影像并构建了排土场三维模型。综合分析认为:无人机摄影测量可以满足排土场的监测、维护需求,相较于传统测量方法,具有范围广、效率高和成本低等优点,可以广泛应用于大型露天矿区地形地貌高精度监测。

基于无人机遥感技术的崩岗快速调查方法

我国南方崩岗侵蚀严重,崩岗调查是崩岗预防治理工作的关键环节之一,需要长期周期性重复,传统调查方法所需人力、物力和时间成本都非常高,在一定程度上限制了调查工作的广泛开展。在全面分析总结传统崩岗调查方法的基础上,提出了一种基于无人机遥感技术的崩岗快速调查方法,利用崩岗调查区域的无人机航拍影像三维重建出崩岗地貌,并生成数字正射影像图(DOM)、数字表面模型(DSM)和三维模型,将繁重的野外调查工作转移到室内,借助虚拟三维模型量测和人机交互判读完成崩岗调查工作。通过三组崩岗调查实验验证了本方法的可行性和高效性,并从信息量、精度、效率和成本4个方面讨论本方法的优越性。

机载毫米波InSAR测绘困难地区地形测图实践

干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)已成为获取高精度数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,DOM)和数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)的关键技术之一,其不受天气状况的影响,可以全天时、全天候进行数据获取.机载双天线毫米波In SAR不受失相关的影响,具有小体积、高分辨率、机动灵活等特点,可以实现大尺度、高精度成像.本研究利用机载双天线毫米波InSAR通过干涉批处理、区域网平差、地理编码、图像拼接镶嵌等步骤生成了贵州施秉试验区(丘陵、山地)和四川邛崃试验区(高山地)高精度的DOM与DSM,并利用地面控制点(GCPs,Ground Control Points)进行了精度验证,验证结果表明获取的DSM精度符合1∶5 000地形图绘制要求,表明了机载双天线毫米波InSAR具备生成不同地形的DOM/DSM的能力,为解决困难地区DOM/DSM数据缺失问题提供了新的技术手段.

基于无人机影像多源信息的冬小麦生物量与产量估算

冬小麦生物量是表征产量的重要指标,通过无人机遥感技术对冬小麦生物量进行快速、无损监测能够及时掌握冬小麦生长情况,对冬小麦估产具有重要意义。基于冬小麦孕穗期、开花期和灌浆期无人机数字正射影像(DOM)的光谱信息(SIs)和纹理特征(TFs),以及数字表面模型(DSM)提取的株高(HDSM),采用多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和随机森林(RF)方法构建了冬小麦生物量估算模型,并以此为基础进行了产量估算。结果表明,使用DOM信息进行冬小麦生物量估算时,融合SIs+TFs构建的冬小麦生物量估算模型精度优于单一光谱指数或者纹理特征构建的模型;引入HDSM信息冬小麦生物量估算模型精度得到提高,3种方法以RF方法构建的开花期模型精度最高;融合HDSM信息进行冬小麦生物量估算时,估算精度的提高以TFs+HDSM最明显。冬小麦产量早期估算中,不同生育时期实测生物量与产量拟合以对数函数模型精度最高,孕穗期、开花期和灌浆期模型R2分别为0.87、0.88和0.92。耦合生物量与产量估算最优模型进行冬小麦早期估产,灌浆期估算模型精度最高,R2、RPD和RMSE分别为0.90、2.77和244.61 kg/hm^(2)。因此,融合无人机影像DOM和DSM多源信息,集成机器学习算法,不仅可以对冬小麦生物量进行精准估算,还可以快速有效地对冬小麦产量进行早期估算,对于精准制定粮食安全政策具有重要意义。

机载LiDAR技术在从化市基础测绘中的应用

机载LiDAR是基础地理信息采集、更新的新型航测技术。本文采用机载LiDAR航测技术测制了从化市区域1 985 km2数字高程模型、数字正射影像、地形数据以及三维地形模型,基于EPS 2008开发了机载LiDAR测图系统,其创新点在于等高线生成、投影差改正,无立体像对的地理要素采集等方面。本文的技术方案作业效率高,实现了当年航摄当年生产,提供的测绘产品丰富且满足质量要求。

集群式影像处理系统的技术研究

随着经济社会的快速发展,国家基础建设对基础地理信息的需求量越来越大,需要一种能够在少量人工干预的条件下,经过一系列自动化处理,快速输出包括数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、正射影像(DOM)等产品,并能生成一系列其他中间产品的系统设备。该系统采用多种先进算法,包括原始图像增强、快速自动生成和滤除连接点、自动提取密集DSM、传统几何校正、由DTM自动生成等高线、自动生成镶嵌影像等。通过对系统的多次测试,能够高质量地完成基于POS数据的无地面控制点空三加密、自动DEM匹配、自动DOM生产以及影像地图自动切片等任务。

无人机倾斜摄影中多视角影像在矿山监测中的对比分析及应用研究

为解决无人机倾斜摄影中多视角影像面向不同矿山监测需求的应用问题,本文基于垂直摄影和倾斜摄影的特点和倾斜摄影关键技术,通过五镜头无人机倾斜摄影测量系统中垂直影像和五镜头影像两种数据生产三维模型、Digital Orthophoto Map(DOM)、Digital Surface Model(DSM)成果的实验,详细分析了其成果在几何精度、表征质量、生产效率等方面的差别,提出了两种影像在矿山遥感监测中面向不同需求的最佳应用方案。结果表明,从高效、实用的角度来看,当用于监测矿山开采秩序,及时发现违法开采线索时,应首选采用垂直影像生产模式;当用于矿产资源规划,获取客观基础数据时,可优先采用五镜头影像生产模式。通过实验分析,总结出了不同应用方案,具有良好的实用价值。

基于多旋翼无人机低空摄影的公路边坡测绘研究

通过多旋翼无人机低空摄影的硬件的合理配置、飞行线路的合理布置和影像处理软件的合理使用,获取数字正射影像(DOM)和数字表面模型(DSM),提出多旋翼无人机低空摄影技术应用于公路边坡工程测绘的方法。公路边坡工程测绘的实例研究结果表明,(1)DOM成果的长度测量误差为2%,证明DOM可用于公路边坡工程平面图绘制。(2)DSM成果可以直观反映典型截面形状和边坡治理的整体情况,坡度测量误差为1°,证明DSM可用于典型截面的绘制。

全球4D数据产品研制

本文以我国自主高分辨率遥感立体测图卫星为主要数据源,利用高精度卫星影像无地面控制几何定位技术和智能采编技术,研制了全球陆域范围统一框架下的多尺度、多类型的基础地理信息产品,以发挥测绘地理信息在全球治理和可持续发展方面的重要作用,为"一带一路"倡议,国家经济社会发展,全球战略实施,智慧社会建设提供科技支撑。

利用高分辨率DSM和DOM自动提取城市建筑物区域

建筑物区域的精确提取是数字地形图自动化绘制的基础。本文通过融合无人机航摄处理得到的高分辨率DSM(digital surface model)与DOM(digital orthophoto map)数据,提出一种基于阈值分割、SVM(support vector machines)分类和形态学处理的建筑物区域提取算法,并选取ISPRS提供的Potsdam数据集进行试验,通过定量化精度分析验证了该算法的可行性及可靠性。

无人机航测技术应用于公路崩滑陡峭地段测量分析

近年来,随着无人机技术和数字摄影测量技术的快速发展,无人机航测技术已经成为一种有效的快速测绘手段。介绍无人机航测数据处理的关键技术,利用无人机航测技术对公路路堤和边坡崩滑进行快速测量,获取测区的3D数字信息,为公路维护管理提供及时有效的测绘资料。