CN111291725A - 一种国土利用数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种国土利用数据处理方法，包括设定标准图样库，利用属性数据存储单元存储所述标准图样库；通过无人机采集目标地物区域内影像画面，利用匹配图创建单元，将采集的影像画面与标准图样库进行对比，生成测量坐标，将影像画面矢量化，创建土地面积调查图，将矢量化的影像画面按照坐标顺序进行拼接并将图形数字化，实时完成每一帧接收图像与上一帧图像的拼接，得到地物全局数字土地调查图；在数字土地调查图上链接生物区域数据库、化学领域数据库、物理区域数据库以及评估区域数据库，从而生成一幅虚拟地理图，动态显示国土的生态系统信息。
Description
技术领域
本发明涉及国土数据处理与管理系统，具体地，涉及一种国土利用数据处理方法。
背景技术
近年来，伴随着我国经济的飞速发展，人口压力增大加快了城市扩展的步伐，土地需求量也进一步增加，对土地调查技术的要求也在扩展，融合现代遥感技术和计算机技术的土地调查方法己成为国土资源调查的基本业务手段。在当前形势国土规划的主要工作内容是:对土地利用状况、土地数量和分布状况进行统计分析，并合理规划的工作，细化土地调查工作内容，使其更适应当前土地人口发展现状。
土地利用现状调查是最为重要的工作内容，也是工作量最大、难度最高的任务。依照土地调查技术标准的要求，以国家统一下发的调查底图为基础，以县级辖区为基本单位，切实调查每一个地块的利用状况，包括地类、位置、范围、面积、用途、现状等，清查统计全国范围的耕地、园地、林地、草地、湿地等用地的数量、分布及质量状况。
发明内容
本发明的目的是提供一种国土利用数据处理方法，以解决上述土地利用现状调查的技术问题。为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
设定标准图样库，整理出目标地物在图像上的综合特征，利用属性数据存储单元存储所述标准图样库；
通过无人机采集目标地物区域内影像画面，利用匹配图创建单元，将采集的影像画面与标准图样库进行对比，并进行影像画面属性分类，不同属性的影像画面赋予不同的颜色；
生成测量坐标，将影像画面矢量化，利用进度数据存储单元，计算的中间临时存储数据；
创建土地面积调查图，将矢量化的影像画面按照坐标顺序进行拼接并将图形数字化，实时完成每一帧接收图像与上一帧图像的拼接，得到地物全局数字土地调查图；
在数字土地调查图上链接生物区域数据库、化学领域数据库、物理区域数据库以及评估区域数据库，从而生成一幅虚拟地理图，动态显示国土的生态系统信息。
作为另一种方案，所述标准图样库包括：耕地图样库、园地图样库、林地图样库、草地图样库、商业用地图样库、工矿用地图样库、住宅用地图样库、公共服务用地图样库、交通运输用地图样库、水域用地图样库、其他土地图样库。
作为另一种方案，无人机采集过程中所有的特征点、特征线的高程都须贴近地面采集，并且不能有重复点、重复线，采集的特征线不能交叉，且结点采集应当均匀分布。
作为另一种方案，生成测量坐标的过程包括：赋予所有影像在被拍摄时的相对位置坐标，建立以相对定向中的像空间辅助坐标系为基准的立体模型，之后需要将模型点在像空间辅助坐标系中的坐标进行处理，转到地面摄影测量坐标中，最终获得测量坐标。
作为另一种方案，创建土地面积调查图的过程包括：根据采集到的区域内影像画面的空间坐标以及边界匹配，进行图像拼接，对过渡区的图像内容进行融合。
作为另一种方案，所述生物区域数据库存储区域内的生物信息，包括流域地区的植被分布、哺乳动物和藻类、昆虫分布、河流鱼类和水生动物分布、能够评价河流的生物指数分布；物理区域数据库存储区域内的地板和流动信息，包括床材料的分布、曼宁粗糙度系数分布、硫分布图；化学领域数据库存储区域内的化学信息，包括水质和地理信息，评价区域数据库是对生物区域数据库，化学领域数据库，物理区域数据库信息进行评价后得到。
作为另一种方案，在数字土地调查图上链接实际农田图像，用现有的客户数据集来完成链接，并可视结构进行呈现，提供显示与指定区域的虚拟映射，提供定位器地图以呈现指定位置的区域透视图。
作为另一种方案，对无人机采集到的区域内影像画面进行数据检查，使用PhotoScan软件来对无人机航摄质量进行检测并生成报告。
附图说明
图1为本发明的国土利用数据处理方法的流程图。
具体实施方式
设定标准图样库，标准图样是指在测绘图像上能反映和判别地物或现象的标准影像。它是测绘者在对目标地物各种解译要素综合分析的基础上，结合成像时间、季节、图像的种类、比例尺等多种因素整理出来的目标地物在图像上的综合特征。具体包括：耕地图样库、园地图样库、林地图样库、草地图样库、商业用地图样库、工矿用地图样库、住宅用地图样库、公共服务用地图样库、交通运输用地图样库、水域用地图样库、其他土地图样库；属性数据存储单元用于存储各种图样库。
通过无人机采集目标地物区域内影像画面，采集过程中所有的特征点、特征线的高程都须贴近地面采集，并且不能有重复点、重复线，采集的特征线不能交叉，且结点采集应当均匀分布；在特殊地形上，需适当增加地形点。由于成像时间、成像角度和成像机理不同，这些图像对同一地面特征的反应不尽相同，主要相似点是道路，建筑物，植被区等的形状特征。景物的边缘形状特征是这些图像共同具有的特征，因此对于不同性质图像的配准，边缘特征，尤其是其中大的边缘特征，是进行精确匹配的关键。采用大的边缘作为匹配特征，可以减少小的边缘的干扰，可以提高配准的精度和速度，从而为顺利实现拼接打下良好的基础。
匹配图创建单元，无人机在目的地上方的空气中沿横向和纵向方向移动时拍摄三张照片，总共采样了六个重叠部分，使用获得的点云数据提取垂直重叠和水平重叠的影像画面，对采集的影像画面进行分析，综合图像内的纹理、植被、形状、阴影等特征进行判别，将采集的影像画面与标准图样进行对比，并进行影像画面属性分类，不同属性赋予不同的颜色，
空间坐标的可靠性评估，将影像画面矢量化，并赋予所有影像在被拍摄时的相对位置坐标，建立以相对定向中的像空间辅助坐标系为基准的立体模型，之后需要将模型点在像空间辅助坐标系中的坐标进行处理，转到地面摄影测量坐标中，最终获得测量坐标(X,Y,Z)；进度数据存储单元，计算的中间临时存储数据，例如，数值数据或地图数据，使得可以根据需要提取数据。
需要创建土地面积调查图，根据采集到的区域内影像画面的空间坐标以及边界匹配，进行图像拼接，图像拼接需要确认待拼接的相邻2幅影像画面边界是否存在重叠区域，重叠区域具有相同的景物内容或是轮廓，匹配后按照坐标顺序进行拼接并根据需要将图形数字化，通过使用数字化仪对当前状态图中显示的线段上的点进行数字化并对所有线段进行数字化，从而执行数字化。图像拼接前需要进行图像校正和增强处理工作，然后通过机上图像数据压缩与传输系统，无人机将快视图无线实时下传到地面移动接受设备，需要实现快速的实时序列图像的拼接，从而得到地物全局数字土地调查图，以方便地面专家的实时分析和决策，保证航迹规划的正确执行。快速序列实时拼接所要完成的具体任务是:接收无人机下传的数字化图像，实时完成每一帧接收图像与上一帧图像的拼接，得到地物全局数字土地调查图，使地面监控人员能迅速观察到无人机的飞行航迹，同时判断无人机图像拍摄过程中是否存在漏拍、错拍等现象，以重新调整无人机飞行航迹，保证无人机成功完成航拍任务。快速序列实时拼接后，需要进行接缝处的图样融合，目的在于修改拼接图像中过渡区的图像内容，使得两相邻图像能够平顺的接合在一起，并减少缝合线附近图像的明显程度。图像融合依据两图像本身的内容信息，透过图像融合的操作而产生新的图像内容，此图像内容将具有两相邻图像在过渡区重叠部分的图像特征，却又能让两相邻图像看起来自然的接合成一张拼接图像。所以图像混合的操作，要将相邻图像在缝合线附近提高图像转变的平滑程度，并且还要让过渡区中同时保留两图像在重叠部分的图像特征，使得拼接图像具有更好的效果呈现。
将无人机航测的数字土地调查图与现有公布的地籍图进行套合，通过对所有坐标数据输出，在表格里进行对比，在图上选取30个点进行比对误差，得出点位误差及中误差，并对误差进行校正，从而生成校正后的数字土地调查图。
在数字土地调查图链接生物区域数据库，化学领域数据库，物理区域数据库，以及评估区域数据库，从而生成一幅虚拟地理图，动态显示国家的生态系统信息；生物区数据库存储该区域内的生物信息，包括流域地区的植被分布、哺乳动物和藻类、昆虫分布、河流鱼类和水生动物分布、能够评价河流的生物指数分布等；化学领域数据库存储该区域内的化学信息包括水质和地理信息，包括水质调查点图、日平均污染负荷分布及地质分布图等；物理区域数据库存储该区域内的地板和流动信息，包括床材料的分布、曼宁粗糙度系数分布、硫分布图等；评价区域数据库是根据生物区域数据库，化学领域数据库，物理区域数据库信息计算的。根据该虚拟地理图，可以进行信息的长期积累、储存和管理，从而可以更积极、更有效地开展环境生态学的研究，以网络用户友好、直观的界面，可以实时执行生态信息输入和修改等管理任务，特别是考虑到河流的环境生态功能，预计全球努力确保自然生态系统保护和亲水性以及河流防洪能力，由于对可用于初步环境影响评价的河流环境生态信息进行了系统建设和管理，因此可以有效地作为地面信息，在未来河流规划中做出正确的决策，也产生了效果。该虚拟地理图可以虚拟地提供分级的土地使用信息输出，该分级信息输出可以是分级土地管理信息输出，分级生物信息输出，分级化学信息输出，分级物理信息输出。
在优选的实施例中，可以进一步根据需要，链接实际农田或其它目标产品图像等，可以用现有的或其它客户数据集来完成链接，并以可视结构进行呈现。还可以将目标产品及其操作者与现场级的实际/物理景观相联系，提供显示与指定区域的虚拟映射，提供定位器地图以呈现指定位置的区域透视图。
在优选的实施例中，需要对无人机采集到的区域内影像画面进行数据检查，在确保飞行天气标准及质量前提下，飞行结束返航前，从无人机设备中导出影像数据及其位置和姿态数据，对每一张拍摄像片进行检查;并浏览整个摄区的飞行情况，确保无一漏飞、每张像片上无云影及烟雾。对于每一张像片要求影像纹理清晰，不同像片之间色调效果基本保持一致，尤其针对不同架次的像片色彩进行对比检查，相同地物在影响上的色调应近似相同。使用PhotoScan软件来对无人机航摄质量进行检测并生成报告，在无人机航行日志中上传实时的地理数据，输入无人机航行日志和图像，在野外进行质量检查后，校验无人机航摄情况是否符合标准要求。并且，原始拍摄像片都会产生畸变，对于影像的后续处理以及正射影像的质量造成干扰，为了更好的进行数据处理以及获得较好的正射影像，需要对原始航片进行处理，进行影像的畸变矫正。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种国土利用数据处理方法，其特征在于，
设定标准图样库，整理出目标地物在图像上的综合特征，利用属性数据存储单元存储所述标准图样库；
通过无人机采集目标地物区域内影像画面，利用匹配图创建单元，将采集的影像画面与标准图样库进行对比，并进行影像画面属性分类，不同属性的影像画面赋予不同的颜色；
生成测量坐标，将影像画面矢量化，利用进度数据存储单元，计算的中间临时存储数据；
创建土地面积调查图，将矢量化的影像画面按照坐标顺序进行拼接并将图形数字化，实时完成每一帧接收图像与上一帧图像的拼接，得到地物全局数字土地调查图；
在数字土地调查图上链接生物区域数据库、化学领域数据库、物理区域数据库以及评估区域数据库，从而生成一幅虚拟地理图，动态显示国土的生态系统信息。
2.如权利要求1所述的一种国土利用数据处理方法，其特征在于，所述标准图样库包括：耕地图样库、园地图样库、林地图样库、草地图样库、商业用地图样库、工矿用地图样库、住宅用地图样库、公共服务用地图样库、交通运输用地图样库、水域用地图样库、其他土地图样库。
3.如权利要求1所述的一种国土利用数据处理方法，其特征在于，无人机采集过程中所有的特征点、特征线的高程都须贴近地面采集，并且不能有重复点、重复线，采集的特征线不能交叉，且结点采集应当均匀分布。
4.如权利要求1所述的一种国土利用数据处理方法，其特征在于，生成测量坐标的过程包括：赋予所有影像在被拍摄时的相对位置坐标，建立以相对定向中的像空间辅助坐标系为基准的立体模型，之后将模型点在像空间辅助坐标系中的坐标进行处理，转到地面摄影测量坐标中，最终获得测量坐标。
5.如权利要求1所述的一种国土利用数据处理方法，其特征在于，创建土地面积调查图的过程包括：根据采集到的区域内影像画面的测量坐标以及边界匹配，进行图像拼接，对过渡区的图像内容进行融合。
6.如权利要求1所述的一种国土利用数据处理方法，其特征在于，所述生物区域数据库存储区域内的生物信息，包括流域地区的植被分布、哺乳动物和藻类、昆虫分布、河流鱼类和水生动物分布、能够评价河流的生物指数分布；物理区域数据库存储区域内的地板和流动信息，包括床材料的分布、曼宁粗糙度系数分布、硫分布；化学领域数据库存储区域内的化学信息，包括水质和地理信息，评价区域数据库是对生物区域数据库，化学领域数据库，物理区域数据库信息进行评价后得到。
7.如权利要求1所述的一种国土利用数据处理方法，其特征在于，在数字土地调查图上链接实际农田图像，用现有的客户数据集来完成链接，并以可视结构进行呈现，提供显示与指定区域的虚拟映射，提供定位器地图以呈现指定位置的区域透视图。
8.如权利要求1所述的一种国土利用数据处理方法，其特征在于，对无人机采集到的区域内影像画面进行数据检查，使用PhotoScan软件来对无人机航摄质量进行检测并生成报告。
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|---|---|---|---|---|
| CN113052468A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-06-29 | 杭州华耕土地规划设计咨询有限公司 | 一种全域土地综合整治的方法和系统 |
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| Müller et al. | Manual on participatory village mapping using photomaps | |
| Marinov et al. | APPROACH TO DIGITAL TWIN OF IMMOVABLE CULTURE HERITAGE | |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200616 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |