CN114518104A - 基于动态遥感监测技术的国土测绘方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法、系统及存储介质，涉及国土测绘技术领域，包括以下步骤：根据用户的测绘需求确定待测区域并设定测绘无人机的飞行路线；控制测绘无人机在待测区域上空依据设定的飞行路线飞行，并相隔一段预设的时间间隔先后获取待测区域中不同分块的地面遥感影像数据；对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，获得所有分块的正射影像图及待测区域的地形图；基于土地利用类型的不同地理特征信息，建立解译标识并对待测区域的地形图进行自动解译，判断待测区域的土地利用情况，建立土地利用情况数据网络。本发明可以保证土地测绘数据的精确性，加快土地调查的效率，减少土地管理成本。

Description

基于动态遥感监测技术的国土测绘方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及国土测绘技术领域，更具体的说是涉及一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法、系统及存储介质。

背景技术

国土资源是一个国家人民生活的场所和生产基地，是国家和人民赖以生存和发展的基础，因此，从这个意义上来讲，可以认为国土资源是指一个国家主权管理地域内一切自然资源的总称，其中最主要的就是土地、水、气候、生物和矿产资源。中国土地资源总量丰富、土地利用类型齐全，但人均土地占有量小、各类土地所占的比例不尽合理，土地资源相对不足。

伴随着我国城市化进程的不断推进，土地资源短缺问题正日益成为我国经济社会可持续发展的制约瓶颈。据对交通、铁道、水利、民航、地矿、煤炭、石油、电力等部门的调查，预计今后我国基础设施建设需占用的耕地还会更多、国土资源也越来越紧张；而且我国农垦历史悠久，质量好的土地资源绝大多数已被开发利用，耕地后备资源潜力小。如果不对土地资源加以合理的使用，不仅会造成土地资源的浪费，还会影响土地潜能的发挥。

土地测绘技术是合理应用土地的基础，而随着经济和科学技术的发展，国土测绘技术也从传统的丈量逐渐转变为今天的以数字化和信息化为特点的现代测绘技术。土地测绘要求的专业性强，对数据测量精度的要求越来越高，这就要求我们掌握更先进的测量手段，而现有的测绘技术已经无法适应于现代土地测量工作的需求。

因此，如何保证土地测绘数据的精确性，加快土地调查的效率，减少土地管理成本，进而提升土地资源的利用效率及实现土地资源利用的最大化利益是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法、系统及存储介质，解决了背景中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，包括以下步骤：

根据用户的测绘需求确定待测区域，并基于所述待测区域设定测绘无人机的飞行路线；

控制测绘无人机在待测区域上空依据设定的飞行路线飞行，并相隔一段预设的时间间隔，先后获取待测区域中不同分块的地面遥感影像数据；

对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，获得待测区域中所有分块的正射影像图及待测区域的地形图；

基于土地利用类型的不同地理特征信息，建立解译标识；

通过所述解译标识对待测区域的地形图进行自动解译，判断待测区域的土地利用情况，并建立土地利用情况数据网络。

上述技术方案达到的技术效果为：采用无人机结合遥感技术，监测范围广、监测效率高、具有机动灵活性，可获得精确的测绘数据。

可选的，所述设定测绘无人机的飞行路线，具体包括以下步骤：

查询待测区域的已有资料，获取待测区域的地理环境信息；

基于测绘无人机的空间位置信息、状态信息以及待测区域的地理环境信息，确定测绘无人机的飞行路线。

可选的，所述空间位置信息包括经纬度信息和高程信息，状态信息包括光照信息、相对于待测区域所在平面的倾斜角度以及飞行参数；其中，飞行参数包括无人机当前剩余电量、最小步长、最低安全飞行高度以及最小转弯半径。

上述技术方案达到的技术效果为：可实现无人机的线路规划，在执行测绘任务时，可根据实际情况进行决策，操作简单快捷。

可选的，所述测绘无人机包括无人机本体、遥感器、无人机通信装置，所述遥感器通过遥感器稳定云台搭载在无人机本体上；所述遥感器的输出端与无人机通信装置的输入端电性连接，所述无人机通信装置与地面通讯设备之间无线连接；所述地面通讯设备的输出端与影像数据处理终端相连。

可选的，对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，具体包括以下步骤：

基于槽型滤波及傅里叶变换，对地面遥感影像数据中的周期性噪声和尖锐性噪声进行滤波处理；

对滤波后的地面遥感影像进行空三加密，并经数字影像定向、数字影像匹配和DEM数据内插，获取数据高程模型；

基于所述数据高程模型，对数字影像进行逐个像元的微分纠正和镶嵌，获取正射影像图；

将不同分块的正射影像图进行叠加融合，利用canny边缘检测算法判断不同分块之间的交界并进行剪裁处理，获取待测区域的地形图。

可选的，所述建立解译标识及判断待测区域的土地利用情况，具体为：

查找资料，获取不同土地利用类型的影像特征差异，作为解译标识；

对地形图进行图像尺寸变换和图像颜色校正，以获得符合要求的待解译地形图；

根据所述解译标识，利用最大似然分类算法对所述待解译地形图中待测区域亮度值的高低差异进行分类处理，判断待测区域不同分块的土地利用类型并进行标注，建立该区域的土地利用情况数据网络。

可选的，所述方法还包括：

在待测区域中布设测量控制点并获取所述测量控制点的位置坐标，确定ROI区域并完成野外勘探，获取ROI区域中土地利用情况的实际数据信息；

将所述ROI区域中土地利用情况的实际数据信息与所述土地利用情况数据网络中对应的信息进行对比，核查测量控制点的位置坐标及土地利用类型的一致性；当满足预设精度时，对土地利用情况进行统计并完成地形图绘制；当不满足预设精度时，则重新建立解译标识并自动解译。

上述技术方案达到的技术效果为：可对通过解译了解到的土地利用情况进行确认，当其不满足预设精度时对地形图进行重新解译，可进一步保证测绘数据的精确性。

一种基于动态遥感监测技术的国土测绘系统，包括：

飞行路线设计模块，用于根据用户的测绘需求确定待测区域，并基于所述待测区域设定测绘无人机的飞行路线；

采集模块，通过控制测绘无人机在待测区域上空依据设定的飞行路线飞行，并相隔一段预设的时间间隔，先后获取待测区域中不同分块的地面遥感影像数据；

处理模块，用于对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，获得待测区域中所有分块的正射影像图及待测区域的地形图；

解译标识建立模块，基于土地利用类型的不同地理特征信息，建立解译标识；

解译结果获取模块，通过所述解译标识对待测区域的地形图进行自动解译，判断待测区域的土地利用情况，并建立土地利用情况数据网络。

本发明还公开了一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述国土测绘方法的步骤。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法、系统及存储介质，具有以下有益效果：

(1)本发明利用无人机遥感技术进行国土测绘，具有监测范围广、效率高、成本低、数据精确、操作简单灵活等特点，可加快土地调查的效率，减少土地管理成本，进而提升土地资源的利用效率及实现土地资源利用的最大化利益；

(2)相对于航空遥感而言，本发明采用无人机遥感可根据航高的变化实现高空间、大面积监测，也可实现低空间较小范围的精确监测，可保证在山高、云层低等条件较为恶劣的地区完成国土测绘任务，更具有灵活机动性；

(3)本发明利用无人机获取地面信息时可获得多视角影像，全方位地获取测量地点的数据，对地面影像进行处理依次获得数据高程模型、正射影像图及待测区域的地形图，可解决建筑物、树木等的遮挡问题，使得测量的精度更高；

(4)本发明还可以在通过解译了解地面利用情况后进行进一步验证，对感兴趣的区域进行实地勘探，核查解译获得的数据信息与实际数据信息的一致性，当未满足预设精度时重新对地形图进行解译，可进一步保证测绘数据的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为基于动态遥感监测技术的国土测绘方法的流程图；

图2为获得地面遥感影像的结构图；

图3为基于动态遥感监测技术的国土测绘系统的结构图。

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。

实施例1

卫星遥感技术、航空遥感技术已经相对成熟和完善，但是作为专业地理信息应用来说，卫星遥感技术的数据获取能力不足、现势性差、回访慢等特点是其硬伤，而飞机航摄又存在机场管理、空域申请流程复杂、对云层要求较高等问题，因此，随着通信技术、传感器等技术的发展，本实施例想到通过测绘无人机结合遥感技术进行国土测绘，具体地，本发明实施例公开了一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，如图1所示，包括以下步骤：

(1)根据用户的测绘需求确定待测区域，并基于待测区域设定测绘无人机的飞行路线，具体为：

查询待测区域的已有资料，获取待测区域的地理环境信息；基于测绘无人机的空间位置信息、状态信息以及待测区域的地理环境信息，确定测绘无人机的飞行路线。空间位置信息包括经纬度信息和高程信息，状态信息包括光照信息、相对于待测区域所在平面的倾斜角度以及飞行参数；其中，飞行参数包括无人机当前剩余电量、最小步长、最低安全飞行高度以及最小转弯半径。

在正式测绘测量之前，根据现场实际情况规划合理科学的飞行路线并提前试飞，可尽量排除各方面带来的干扰，确保获取更加清晰的影像资料。根据无人机当前剩余电量确定当前最大可飞行距离，并对无人机起飞点及目的点之间的区域进行分析，确定飞行的危险区域；根据无人机起飞点、目的点的位置信息及危险区域，设计测绘无人机的飞行路线。

(2)控制测绘无人机在待测区域上空依据设定的飞行路线飞行，并相隔一段预设的时间间隔，先后获取待测区域中不同分块的地面遥感影像数据，并确保获得的不同分块的地面遥感影像覆盖整个待测区域。

其中，如图2所示，测绘无人机包括无人机本体、遥感器、无人机通信装置，遥感器通过遥感器稳定云台搭载在无人机本体上；遥感器的输出端与无人机通信装置的输入端电性连接，无人机通信装置与地面通讯设备之间无线连接；地面通讯设备的输出端与影像数据处理终端相连。利用测绘无人机进行国土测绘，可以快速获取航摄数据、快速掌握待测区域的详细情况，可适应不同的地形、天气条件，传输到地面进行处理进而获得高分辨率的地面影像。

(3)对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，获得待测区域中所有分块的正射影像图及待测区域的地形图，具体包括以下步骤：

基于槽型滤波及傅里叶变换，对地面遥感影像数据中的周期性噪声和尖锐性噪声进行滤波处理；

对滤波后的地面遥感影像进行空三加密，并经数字影像定向、数字影像匹配和DEM数据内插，获取数据高程模型(DEM)；DEM是一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，主要描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集，然后进行数据内插而形成的，其是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息。

基于所述数据高程模型，对数字影像进行逐个像元的微分纠正和镶嵌，获取正射影像图；其中，微分纠正是几何纠正的一种，常用的还有基于多项式的遥感图像纠正、基于共线方程的遥感图像纠正、基于有理函数的遥感图像纠正等。摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率等因素会导致原始图像中地物的几何位置、尺寸、方位等发生变化，几何校正就是消除或改正遥感影像几何误差的过程。

将不同分块的正射影像图进行叠加融合，利用canny边缘检测算法判断不同分块之间的交界并进行剪裁处理，获取待测区域的地形图。

(4)基于土地利用类型的不同地理特征信息，建立解译标识；

(5)通过解译标识对待测区域的地形图进行自动解译，判断待测区域的土地利用情况，并建立土地利用情况数据网络，具体为：

查找资料，获取不同土地利用类型的影像特征差异，作为解译标识；对地形图进行解译时首先必须了解并建立地物不同目标的解译标志，进而在地形图中根据确定的解译标志确定目标地物的不同类型；

对地形图进行图像尺寸变换和图像颜色校正，以获得符合要求的待解译地形图；

色调及色彩可反映不同的土地利用类型，根据解译标识，利用最大似然分类算法对待解译地形图中待测区域亮度值的高低差异进行分类处理，判断待测区域不同分块的土地利用类型并进行标注，建立该区域的土地利用情况数据网络。

进一步地，在更具体的实施例中，该方法还包括：

在待测区域中布设测量控制点并获取所述测量控制点的位置坐标，确定ROI区域并完成野外勘探，获取ROI区域中土地利用情况的实际数据信息；

将ROI区域中土地利用情况的实际数据信息与土地利用情况数据网络中对应的信息进行对比，核查测量控制点的位置坐标及土地利用类型的一致性；当满足预设精度时，对土地利用情况进行统计并完成地形图绘制；当不满足预设精度时，则重新建立解译标识并自动解译。通过对待测区域中的感兴趣区域进行实地勘探，核查解译获取的信息与实际勘探信息的一致性，可进一步确保测绘数据的精确性。

本发明还公开了一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述国土测绘方法的步骤。

实施例2

本发明实施例公开了一种基于动态遥感监测技术的国土测绘系统，参见图3，包括：

飞行路线设计模块，用于根据用户的测绘需求确定待测区域，并基于待测区域设定测绘无人机的飞行路线；

采集模块，通过控制测绘无人机在待测区域上空依据设定的飞行路线飞行，并相隔一段预设的时间间隔，先后获取待测区域中不同分块的地面遥感影像数据；

处理模块，用于对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，获得待测区域中所有分块的正射影像图及待测区域的地形图；

解译标识建立模块，基于土地利用类型的不同地理特征信息，建立解译标识；

解译结果获取模块，通过所述解译标识对待测区域的地形图进行自动解译，判断待测区域的土地利用情况，并建立土地利用情况数据网络。

现有的测绘技术已经无法适应于现代土地测量工作的需求，而基于以上技术方案可以了解到，本发明利用无人机遥感技术进行国土测绘，具有监测范围广、效率高、成本低、数据精确、操作简单灵活等特点，可加快土地调查的效率，减少土地管理成本，进而提升土地资源的利用效率及实现土地资源利用的最大化利益，解决现有测绘技术手段存在的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据用户的测绘需求确定待测区域，并基于所述待测区域设定测绘无人机的飞行路线；

控制测绘无人机在待测区域上空依据设定的飞行路线飞行，并相隔一段预设的时间间隔，先后获取待测区域中不同分块的地面遥感影像数据；

对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，获得待测区域中所有分块的正射影像图及待测区域的地形图；

基于土地利用类型的不同地理特征信息，建立解译标识；

通过所述解译标识对待测区域的地形图进行自动解译，判断待测区域的土地利用情况，并建立土地利用情况数据网络。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，其特征在于，所述设定测绘无人机的飞行路线，具体包括以下步骤：

查询待测区域的已有资料，获取待测区域的地理环境信息；

基于测绘无人机的空间位置信息、状态信息以及待测区域的地理环境信息，确定测绘无人机的飞行路线。

3.根据权利要求2所述的一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，其特征在于，所述空间位置信息包括经纬度信息和高程信息，状态信息包括光照信息、相对于待测区域所在平面的倾斜角度以及飞行参数；其中，飞行参数包括无人机当前剩余电量、最小步长、最低安全飞行高度以及最小转弯半径。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，其特征在于，所述测绘无人机包括无人机本体、遥感器、无人机通信装置，所述遥感器通过遥感器稳定云台搭载在无人机本体上；所述遥感器的输出端与无人机通信装置的输入端电性连接，所述无人机通信装置与地面通讯设备之间无线连接；所述地面通讯设备的输出端与影像数据处理终端相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，其特征在于，对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，具体包括以下步骤：

基于槽型滤波及傅里叶变换，对地面遥感影像数据中的周期性噪声和尖锐性噪声进行滤波处理；

对滤波后的地面遥感影像进行空三加密，并经数字影像定向、数字影像匹配和DEM数据内插，获取数据高程模型；

基于所述数据高程模型，对数字影像进行逐个像元的微分纠正和镶嵌，获取正射影像图；

将不同分块的正射影像图进行叠加融合，利用canny边缘检测算法判断不同分块之间的交界并进行剪裁处理，获取待测区域的地形图。

6.根据权利要求1所述的一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，其特征在于，所述建立解译标识及判断待测区域的土地利用情况，具体为：

查找资料，获取不同土地利用类型的影像特征差异，作为解译标识；

对地形图进行图像尺寸变换和图像颜色校正，以获得符合要求的待解译地形图；

根据所述解译标识，利用最大似然分类算法对所述待解译地形图中待测区域亮度值的高低差异进行分类处理，判断待测区域不同分块的土地利用类型并进行标注，建立该区域的土地利用情况数据网络。

7.根据权利要求1所述的一种基于动态遥感监测技术的国土测绘方法，其特征在于，所述方法还包括：

在待测区域中布设测量控制点并获取所述测量控制点的位置坐标，确定ROI区域并完成野外勘探，获取ROI区域中土地利用情况的实际数据信息；

将所述ROI区域中土地利用情况的实际数据信息与所述土地利用情况数据网络中对应的信息进行对比，核查测量控制点的位置坐标及土地利用类型的一致性；当满足预设精度时，对土地利用情况进行统计并完成地形图绘制；当不满足预设精度时，则重新建立解译标识并自动解译。

8.一种基于动态遥感监测技术的国土测绘系统，其特征在于，包括：

飞行路线设计模块，用于根据用户的测绘需求确定待测区域，并基于所述待测区域设定测绘无人机的飞行路线；

采集模块，通过控制测绘无人机在待测区域上空依据设定的飞行路线飞行，并相隔一段预设的时间间隔，先后获取待测区域中不同分块的地面遥感影像数据；

处理模块，用于对不同分块的地面遥感影像数据进行处理，获得待测区域中所有分块的正射影像图及待测区域的地形图；

解译标识建立模块，基于土地利用类型的不同地理特征信息，建立解译标识；

解译结果获取模块，通过所述解译标识对待测区域的地形图进行自动解译，判断待测区域的土地利用情况，并建立土地利用情况数据网络。

9.一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述国土测绘方法的步骤。

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