融合无人机LiDAR与摄影测量的河道地形测绘方法

针对无人机摄影测量过程中植被穿透率低、无人机LiDAR(激光雷达)点云地物提取困难等问题,研究了一种融合无人机摄影测量与LiDAR的高精度河道地形测绘方法。该方法利用TerraSolid软件对LiDAR点云数据进行去噪与地形滤波处理,提取测区高精度DEM(数字高程模型),并通过LiDAR点云与DOM(数字正射影像)融合建立真彩色三维点云、与数码影像融合重建测区实景三维模型,实现地物的精准测绘。典型应用结果表明：该方法能有效发挥两种技术的互补优势,解决长江下游河道岸滩区域植被高密度覆盖的地貌测绘与建筑物复杂多样的地物测绘难题,数据采集与处理高效,产品直观、精细、多样化,精度可满足1∶1 000比例尺地形图测绘的要求。     

高山峡谷区滑坡堰塞体快速感知与模拟计算方法研究:以白格堰塞湖为例

针对高山峡谷区堰塞湖抢险救灾中滑坡堰塞体信息快速获取和快速模拟计算的难题,以2018年形成的白格堰塞湖为研究对象,分析总结了堰塞体的基本几何特征,基于此设计了一种在高山峡谷区堰塞湖情况下,改进的无人机倾斜摄影和LiDAR方法,从而获取堰塞体的多分辨率时序数据,包括变高航线规划和数据集群处理等步骤,实现了高精度的地形和影像数据的快速获取和处理。然后,针对高山峡谷区高位滑坡形成堰塞堆积体计算复杂的问题,基于一种复杂空间体求交和迭代求解法,提出了滑坡体滑动过程的模拟方法和堰顶高程的快速计算方法,实现了堰塞体几何形状的快速预测计算,为堰塞湖的应急抢险提供了数值模拟支撑,形成了从堰塞体空间信息快速感知到堰塞体空间形态模拟分析计算的科学化方法,为后续的堰塞湖抢险救灾和科学研究提供了一种新的方法。     

金沙江白格堰塞坝溃决模式与冲刷进程分析

2018年10月10日和11月3日,金沙江白格发生2次滑坡堵江事件,影响重大。文章介绍了白格堰塞坝形成经过,通过物质来源分析和堰塞坝颗分成果确定了堰塞坝物质组成,根据堰塞湖库容、坝体形态和物质组成等因素确定了白格堰塞坝的溃决模式,最后分析了白格堰塞坝的冲刷形式和冲刷进程,可供类似堰塞坝的溃决模式与冲刷进程分析参考。     

无人机在水利工程测量中的应用研究

为解决水利工程测量的效率与精度问题,以某水库工程为研究对象,采用无人机倾斜摄影技术进行现场勘测,按照坡度变化的滤波算法,对影像数据采集过程中的噪声点、离群点进行滤除,借助专用的测绘软件系统实现图片数据向数字高程模型、正射影像图的输出。结果表明,不同检查点的高程精度具有一定的差异性,高程误差存在随机性;图上高程大部分小于无人机倾斜摄影量测高程,无人倾斜摄影技术的高程误差精度应小于1.2 m,远小于精度分析指标,说明采用无人机低空摄影测量系统对水利工程勘测的可行性良好;检查点在x方向和y方向上的误差均表现明显的随机性,波动剧烈,但这种随机性稳定在一定范围内,平面点坐标误差范围为0.0136～0.6513 m,采用无人机低空摄影测量系统对水库工程勘测的可行性良好。     

无人机倾斜摄影测量技术在水库库容量算中的应用

无人机倾斜摄影测量系统作为一项新兴的测量技术,可以快速准确获取航测区域内的地理信息数据.近年来无人机倾斜摄影测量技术在工程测量、房产测量、地籍测量等方面得到了广泛的应用.本文以黑龙江某地区抽水蓄能电站为例,简单介绍了无人机倾斜摄影测量技术在水库库容量算过程中的应用,生产的点云数据经过数据组织、抽稀简化、噪声去除等处理后,应用GIS技术,自动计算水库库容量.通过与传统方法对比分析,结果显示无人机倾斜摄影测量技术在水库库容量算中不仅缩短了工作周期,也提高了量测精度,为今后水库库容量算提供了一种新的计算方法.     

三维激光扫描结合无人机倾斜摄影测量的变电站变形监测研究

结合三维激光扫描和无人机倾斜摄影测量的优缺点,笔者提出了一种将三维激光扫描与无人机倾斜摄影测量结合的变电站变形监测方法,通过从多角度采集监测体的变形数据,建立监测体完整的三维点云模型,分析监测体整体状态和变形趋势,提取监测体的细节变形。监测结果直观明了、效果良好,为变电站变形监测提供了一种较理想的方法。     

大疆L1无人机激光雷达在数字高程模型制作中的应用研究

机载激光雷达技术是测绘中一项非常重要的技术，其可高效率地获取高密度点云，在相关测绘领域具有很大的发展潜力。以杭州师范大学仓前校区作为研究区，利用M300 RTK无人机搭载L1激光雷达采集研究区的激光点云数据，通过数据处理制作大比例尺数字高程模型，介绍基于激光点云数据的数字高程模型的制作方法和精度评价方法，分析了方法的合理性、有效性。     

无人机微变摄影测量技术在边坡高位危岩体监测中的应用

针对传统边坡高位危岩体监测手段的局限性,结合硬梁包水电站厂区边坡高位灾害变形监测要求,引入了无人机微变摄影测量技术,利用无人机采集边坡高位危岩体数据,分辨率可达亚毫米级,并构建三维实景模型,可以生成三维模型、DOM、DEM、数字点云等测绘产品。工程实践表明:微变摄影测量技术获取的三维模型具有真实、纹理清晰、精度高等优势,为边坡高位危岩体调查、监测及巡检提供了一种新的方法。     

基于无人机倾斜摄影测量的山丘区表面高程数据评价

以太湖源头区和睦桥小流域为研究对象,通过无人机倾斜摄影测量技术,构建数字高程模型(DEM)及正射影像图,分别生成0. 08、1、5、10 m等4种分辨率的DEM。与实测高程点对比可知,1 m分辨率的DEM能够较好地反映实际地形的信息。将无人机测量获取的DEM与SRTM、ASTER GDEM数据对比发现,SRTM、ASTER GDEM等地形数据受自身空间分辨率的限制,对地形有明显的坦化作用且存在异常值。研究表明,无人机获取的小尺度地形数据优于SRTM、ASTER GDEM等开源数据,可用于小流域表层关键带地形勘测。     

无人机影像匹配点云技术在引哈济党调水工程中的应用

无人机影像匹配点云技术是获取影像的数据经过密集匹配后得到的三维特征点集。通过分析无人机影像匹配点云的技术特点,对生产数据进行数据组织、抽稀简化、噪点去除等处理后,完成数字产品的生产制作。通过在引哈济党项目中的具体实践应用,此方法能够达到提高采集自动化程度,缩短数据生产周期的目的。     

高山峡谷区带状地形图空地一体化测绘方法研究

针对在高山峡谷区利用无人机测绘长线路带状地形图存在精度不足的问题,提出了一种结合无人机倾斜摄影测量技术和车载激光扫描技术的高山峡谷区带状地形图空地一体化测绘方法。首先,归纳了高山峡谷区无人机测绘带状地形图存在的3个主要问题:控制点数量偏少和分布不均、传统航测空三加密方式不适应倾斜摄影空三加密、无人机点云非地形噪点滤除难度大,并分别给出了相应的解决方案。基于上述解决方案,提出了完整的带状地形图测绘流程和方法。实验验证结果表明:在无人机倾斜摄影测量生成的带状地形图满足工程带宽要求的基础上,结合车载激光扫描技术后,地形图测绘精度进一步提高,可以满足大比例尺工程地形图的实际测绘需要。     

白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒识别与分析

受到滑坡-碎屑流灾害瞬时性及致灾性极强的影响,滑坡-碎屑流灾害往往极难直接观察研究。对其堆积体颗粒的研究是滑坡-碎屑流研究极好的切入点。为方便快捷的统计分析堆积体颗粒粒径分布,采用无人机航拍与图像识别技术相结合的方式获取堆积体粒径数据,并将PCAS软件运用于堆积体粒径识别,并提出"无人机航拍-PCAS图像识别"的粒径分析工作方法。以2018年11月3日发生的白格滑坡-碎屑流为研究案例,对滑坡-碎屑流堆积体粒度分布进行统计分析。结果显示:(1)PCAS软件能有效识别堆积体颗粒粒径;(2)堆积体中小粒径占了绝大多数,随滑坡-碎屑流运动距离增加,小粒径含量增加,且大粒径出现"双峰"现象;(3)白格滑坡斜坡堆积面密度与斜坡坡度之间存在一定关系,并推导建立了其关系的经验公式;(4)堆积体形态特征参数的变化能侧面反应滑坡-碎屑流的运动过程及运动特性。对白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒的研究结果表明,PCAS软件应用于堆积体粒径统计分析是可靠的,能在滑坡-碎屑流研究领域发挥一定的作用。     

一种LIDAR点云的三角网格生成算法

文章提出了一种新的三角网生成算法,该算法基于Delaunay三角网生长法.新算法对海量点云进行网格分块,构建三角格网.利用该算法对LIDAR点云数据进行构网,证明了算法的有效性和高效性.     

无人机遥感在高位崩塌地质灾害调查中的应用

高位崩塌地质灾害的传统调查手段可能危及作业人员的人身安全,且存在强度大、成本高、效率低、数据不精确等缺点。无人机遥感技术当前在国内多领域正处于探索和发展阶段。基于无人机遥感技术,对贵州油杉河景区的仙宇屯高位崩塌单体进行了研究,通过图像拼接和几何校正,实现了精度0.487m的DOM和实景三维立体模型,并对航拍成果的精度进行了检验与分析。结果表明,该技术方法获取的影像数据在今后崩塌地质灾害调查中具有非常大的发展空间和研究意义。     

基于无人机自标定的表面流场测量方法

针对无人机图像标定及配准等关键技术问题,提出了一种基于无人机自标定的表面流场测量方法。该方法基于运动恢复结构(SFM)三维重建技术完成无人机图像自标定,采用加速稳健特征变换(SURF)方法对无人机图像进行配准。将该方法应用于南京市三汊河河口闸下游表面流场测量,结果表明,基于SFM的三维重建精度可以满足自标定的要求,不需要另外设置地面控制点对无人机图像进行标定,简化无人机标定过程, SURF方法可有效地消除无人机位置飘移对表面流场测量结果的影响。     

一种航空影像密集匹配点云的迭代中值滤波算法

为有效解决基于航空影像密集匹配生成的点云中含有大量的冗余点和噪声信息,影响表面模型(DSM)的质量和后续数字正射影像(DOM)生成效果的问题,提出了一种航空影像密集匹配点云的迭代中值滤波算法。通过引入邻域法向量求和的思想定义空间圆柱体,并以此作为点云剔除的约束准则,判断空间圆柱体内是否需要获取中值点,并结合距离统计分析的方法剔除少量离群点,迭代直至相邻两次输出点云数量差异少于设定阈值。采用具有重叠区域的两类点云数据进行对比实验,结果表明:提出的方法能够有效剔除摄影测量密集匹配点云的噪声,对于存在厚度的冗余点云进行光顺平滑,能够保留完整的边缘特征。     

基于改进分水岭算法的农村地区LiDAR点云建筑物提取

针对LiDAR点云建筑物提取的研究很多,而在农村区域植被与建筑粘连且高度近似情况下的讨论较少。考虑到中国典型农村区域建筑特征,以湖南省益阳市泗湖山镇为研究区进行LiDAR点云的建筑提取研究。首先利用梯度及梯度方向约束的形态学滤波方法,将原始点云滤波得到地面点,对地面点及原始点云进行插值得到数字高程模型(DEM)和数字地表模型(DSM);然后通过两者相减得到归一化的NDSM,进而对NDSM进行高程及梯度双约束的标记分水岭变换得到地物对象;最后建立特征指标,对地物对象进行最大似然分类得到建筑物对象。研究表明建筑物分类的生产者精度和用户精度均>90%, Kappa系数>0.8, 构建方法在农村地区建筑提取研究中取得了良好效果。     

无人机航测技术在中小河流划界中的应用

中小河流管理范围与保护范围的划界工作是河湖管护的一项重要基础工作,而河道建设工程中的CAD图纸和常规1∶10 000比例尺影像地图等常规基础资料并不能清晰和准确地识别中小河流管理和保护划界起算线。该文探讨了了无人机航测技术在中小河流划界中的应用,认为该技术可以获得测区立体像对、高分辨率3D点云数据和正射影像图,可较清晰地识别堤脚线、土埂坡脚、坡式护岸岸顶等中小河流管理和保护区划界的起算线,通过空间分析结合人工目视解译,可准确地划定中小河流管理和保护区边界。     

基于多旋翼单镜头无人机的三维建模技术

根据倾斜摄影测量的需求和多旋翼无人机的特点,从硬件选型、航摄流程优化和软件研发等角度,分析了传统多镜头相机的倾斜影像拍摄原理,提出了单镜头倾斜影像采集方案,并通过实验验证了其可行性;同时,提出了多旋翼无人机使用单镜头相机进行倾斜影像采集的关键外业流程,包括多种类地物的航线规划方法、航片质量控制;设计了一个面向倾斜影像采集需求的移动端地面站App。测试结果表明,基于一定的操作准则,多旋翼单镜头无人机可实现较好地完成地表三维建模工作。     

融合LiDAR点云和高分辨率影像的地物分类研究

LiDAR点云包含丰富的高程信息,而高分辨率航空影像则富含光谱信息。在分析两类数据特征优势的基础上,以模糊集为融合方法的理论基础,研究了一种结合LiDAR点云和高分辨率影像的分类方法。该方法首先通过航空影像获取模糊分类结果,然后引入LiDAR点云的高程信息,再进行模糊决策融合,重点改善了建筑物与其他地物之间的混分现象。实验结果表明,在LiDAR点云的辅助下,该方法能够有效改善光谱信息分类中出现的建筑物与裸地、道路、水体等地类之间的混分现象,明显提高了总体分类精度,为复杂城市区域提供了更为精确的地物分类结果。