CN110455256A - 基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法，以适应地表沉陷监测的要求。包括如下步骤：航线规划，像控点的布设及测量，获取倾斜影像，测区实景三维模型建立，数据采集做差进行沉陷监测。本发明利用倾斜摄影测量技术获取塌陷地表各角度影像，通过空中三角测量以及像控点的测量，建立具备空间信息的沉陷区实景三维模型和正射影像，利用实景三维模型进行地面点数据采集，通过对不同时间的相同位置的地面点数据做差获取下沉值进行沉陷监测。该方法易于操作，同传统沉陷监测方法相比，监测范围广，作业效率高，所得监测结果更加全面。

Description

基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法

技术领域

本发明涉及地理测绘技术领域，特别是涉及一种沉降观测方法。

背景技术

随着无人机航测制图的技术日趋发展成熟，传统的低效率的人工测图作业的方式被逐渐取代，无人机摄影测量技术的出现在保证测量精度的前提下，极大地提高了测量的效率和安全性。相较于传统的摄影测量，倾斜摄影测量的精度大大提高，所生成的实景三维模型可以直观的展示测量区域实际情况。

传统的沉降观测方法采用的是在地表移动盆地的主断面上人工布设观测线后定期对观测线进行传统测量，将各期观测数据进行处理得到下沉值等数据。该方法已经相当成熟，但在效率以及安全性上无法保障，同时无法对地表整体的下沉情况进行监测。通过倾斜摄影测量技术可以快速安全的完成地表下沉数据的采集和处理，对这些区域进行较为全面的观测,为更大范围地面塌陷的监测提供技术支持。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法，该方法易于操作，同传统沉陷监测方法相比，监测范围广，作业效率高，所得监测结果更加全面。

本发明解决上述问题所采用的技术方案如下：

一种基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法，包括如下步骤：

步骤一、根据测区范围合理布设像控点，尽量在测区区域网四周边及中心线处布设像控点，保证倾斜影像测量精度；

步骤二、采用无人机作为摄影平台，通过倾斜摄影相机获取测区正视一个、侧视四个，共计五个角度的影像；

步骤三、对倾斜影像进行空中三角测量，利用集群运算分块生成测区实景三维模型，利用测区实景三维模型获取测区正射影像，所得测区实景三维模型和正射影像具有空间信息；

步骤四、利用测区实景三维模型和正射影像导入软件中进行各期数据采集，得到地面点数据；

步骤五、将采集的地面点数据带入公式1，通过对不同时间的相同位置的地面点数据进行做差处理，得到地表下沉数据。

本发明的基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法，其优点在于：

①相较于传统人工监测，该方法更加安全并且具有更高的效率、更快的观测速度和更低廉的观测成本。

②保证了监测精度，倾斜摄影测量的空中三角测量以及多基线交会的处理方法为沉陷监测的精度尤其是高程精度提供了保障。

③建立具备真实坐标的沉陷区实景三维模型，能够从各个角度对沉陷区地表变化进行监测，可以更加直观的观测地表裂缝。

④可进行全面的监测,为更大范围地面塌陷的监测提供技术支持，改善只能以线的形式进行传统监测的现状。

附图说明

图1是本发明提供的沉降观测方法流程图。

图2是像控点布设示意图。

图3是沉陷区地表实景三维模型示意图。

图4是数据采集示意图。

图5是地表下沉值示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明提供了基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法，本发明利用倾斜摄影测量技术获取塌陷地表各角度影像，通过空中三角测量以及像控点的测量，建立具备空间信息的沉陷区实景三维模型和正射影像，利用实景三维模型进行地面点数据采集，通过对不同时间的相同位置的地面点数据做差获取下沉值进行沉陷监测。

该方法包括如下步骤：

对航测区域进行踏勘，合理规划航线、布设像控点，尽量在测区区域网四周边及中心线处布设像控点，保证倾斜摄影测量精度。

利用无人机作为摄影平台，通过倾斜摄影相机获取测区正视、侧视五个角度的影像。

对获取影像进行空中三角测量，利用集群运算分块生成测区实景三维模型以及正射影像，生成的模型和正射影像具备空间信息。

将实景三维模型和正射影像导入软件清华山维EPS中了利用立体数据采集，得到地面点数据。

将采集的地面点数据代入公式1中，进行做差处理，得到测区下沉值。

式中：w_n—n点的下沉值，mm；

—分别为首次和m次观测时n点的高程，mm。

实例说明：

利用本方法在陕西某煤矿进行了实验，实验区地表属于黄陇黄土层塬梁沟壑区，地势从西向东逐渐降低，地物基本为植被和少数建筑物，面积为0.5平方千米。大疆创新DJI“Phantom 4Pro”四旋翼无人机航测系统配备等效24mm F2.8广角镜头，通过改变镜头倾角来获取倾斜影像。相对行高90m，航向和旁向重叠度75％，每次航测东西向飞行三个架次，南北向飞行两个架次，共计五个架次。两期航测共获取3200张相片。

为了保证后期制作的工作面上方地表以及下沉盆地模型的精度，在矩形的四个角点、四条边中心处及矩形中心位置共布设10个点，其余为检查点。布设方案如图2所示。对像控点以及检查点进行RTK 实测，利用控制点和检查点数据进行刺点校正后进行倾斜摄影空中三角测量，验证精度达标后，创建工程自动生成矿区地表实景三维模型如图3所示，利用模型生成正射影像后将三维模型以及正射影像导入清华山维EPS软件中进行数据采集，得到地面点数据，如图4所示。将想对应的两期地面点数据代入公式中进行计算，得到矿区地表下沉值如图5所示。通过对模型不同区域的数据采集可以得到矿区地表各处的下沉值。

Claims (1)

1.一种基于无人机倾斜摄影测量的地表沉降观测方法，包括如下步骤：

步骤一、根据测区范围合理布设像控点，尽量在测区区域网四周边及中心线处布设像控点，保证倾斜影像测量精度；

步骤二、采用无人机作为摄影平台，通过倾斜摄影相机获取测区正视一个、侧视四个，共计五个角度的影像；

步骤三、对倾斜影像进行空中三角测量，利用集群运算分块生成测区实景三维模型，利用测区实景三维模型获取测区正射影像，所得测区实景三维模型和正射影像具有空间信息；

步骤四、利用测区实景三维模型和正射影像导入软件中进行各期数据采集，得到地面点数据；

步骤五、将采集的地面点数据带入公式1，通过对不同时间的相同位置的地面点数据进行做差处理，得到地表下沉数据；

式中：w_n—n点的下沉值，mm；

—分别为首次和m次观测时n点的高程，mm。