复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法技术

本发明专利技术涉及复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，步骤为：选择合适的飞行平台和航摄传感器，以三维实景建模比例尺要求进行航摄设计，对同一测区进行两种数据的同时获取；分别对激光点云数据和三维倾斜影像数据进行预处理；将处理的点云数据和三维倾斜影像数据导入三维实景建模软件中处理，构建三维实景模型。本发明专利技术首次提出了航线自适应变高飞行的航摄方案，通过合适的飞行平台搭载数字倾斜航摄仪及机载激光雷达同时获取数据的方案，融合了激光点云数据高精度地理坐标和三维倾斜实景模型高分辨率的优势，解决了复杂山区三维倾斜建模影像分辨率一致性差，像控点施测难的困境，有效提升了复杂山区三维倾斜实景建模的精度。

【技术实现步骤摘要】
复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法
本专利技术属于航空摄影测量
，具体涉及一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法。
技术介绍
针对复杂山区三维倾斜摄影实景建模，目前存在以下问题：1.山区起伏较大，在测区相同绝对航高的情况下，所获取的影像具有不同的地面分辨率，相邻影像上同一地物的地面分辨率不一致，不利于影像匹配，影响三维建模精度效果。2.在复杂山区，山高坡陡，人员难以到达，无法按照常规航摄外业布设像控点，直接影响三维建模绝对定向精度。因此，对于复杂山区三维倾斜摄影建模，较之平地、丘陵区域，难以获取对应比例尺相应地面分辨率的三维倾斜影像，后期三维实景建模会出现扭曲、拉伸等问题，像控点难以施测的困境也会影响模型数学精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，解决复杂山区三维倾斜建模中影像分辨率一致性差、外业像控点施测难的问题。本专利技术所采用的技术方案为：复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1,激光点云及三维倾斜数据的航摄获取：选择合适的飞行平台和航摄传感器，以三维实景建模比例尺要求进行航摄设计，对同一测区进行两种数据的同时获取；S2，航摄数据的预处理：分别对激光点云数据和三维倾斜影像数据进行预处理；S3,将上述处理的点云数据和三维倾斜影像数据导入三维实景建模软件中处理，构建三维实景模型。S1步骤中，激光点云及三维倾斜数据的航摄获取，采集的具体流程为：S1a1,根据测区地形特点，选择合适的飞行作业平台和航摄设备；S1a2，根据测区地形地貌特点，以三维倾斜实景建模比例尺要求，按照影像地面分辨率、重叠度指标进行航线自适应变高设计；S1a3，根据三维倾斜航线设计参数，调整适应的激光雷达扫描参数，对同一测区进行激光点云数据和三维倾斜影像的获取。S2步骤中，激光点云的预处理，具体流程为：S2a1,地面基站数据的处理；S2a2,激光点云数据轨迹文件的计算，通过机载激光雷达传感器配套的POS计算软件，联合平差地面基站和机载GNSS/IMU数据，解算机载激光点云轨迹文件；S2a3，激光点云数据的融合处理，通过机载激光雷达传感器配套的点云处理软件，将点云轨迹文件与原始激光点云数据进行融合处理；S2a4,激光点云数据坐标系的转换，将融合处理后的激光点云数据和轨迹文件转换至项目工程坐标系。S2步骤中，三维倾斜影像的预处理，具体步骤为：S2b1，地面基站数据的预处理；S2b2,三维倾斜影像外方位元素的解算，通过数字倾斜航摄仪配套的POS计算软件，联合平差地面基站和机载GNSS/IMU数据，解算三维倾斜航摄仪每个镜头的影像外方位元素文件。S3步骤中，三维实景建模的具体步骤包括：S3a1,处理软件选择采用BentleyContextcaptureCenter；S3a2,输入倾斜影像数据：将倾斜影像数据及对应的影像外方位元素文件输入上述软件工程中，对于面积较大的工点，可进行分块处理；S3a3,输入处理后的激光点云数据：将S2a4中对应的激光点云数据和轨迹文件输入上述软件中；S3a4,进行三维倾斜影像数据空三加密的相对定向；S3a5,基于激光点云数据，对空三加密相对定向后的三维倾斜影像进行绝对定向；S3a6,通过上述软件生成测区的三维倾斜实景模型。飞行平台及搭载的机载激光雷达传感器，用于获取测区的激光点云数据。飞行平台及搭载的倾斜航摄仪，用于获取测区的多镜头倾斜影像数据。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提出的航线自适应变高飞行方式，在复杂山区大落差地区能保证三维倾斜摄影影像分辨率的一致性，保证模型数据的精度。2、本专利技术在三维建模过程中引入点云数据，能解决建模过程中绝对定向的问题，且能提高三维模型的数字表面模型的精度，提高三维实景模型的整体精度。附图说明图1是本专利技术提出的一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模技术方法的步骤流程图；图2是本专利技术提出的一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模技术方法的具体S1步骤中航摄数据的获取流程图；图3是本专利技术提出的一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模技术方法的S2步骤中激光点云数据预处理流程图；图4是本专利技术提出的一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模技术方法的S2步骤中三维倾斜影像预处理流程图；图5是本专利技术提出的一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模技术方法的S3步骤中三维实景建模流程图；图6是本专利技术提出的一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模技术方法的直升机平台搭载数字倾斜航摄仪和机载激光雷达设备安装示意图；图7是本专利技术提出的一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模技术方法的航线自适应变高飞行示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，对同一测区采取同时获取激光点云数据及三维倾斜数据的方案，航摄作业时采用自适应变高飞行的方式，建模过程中融合激光点云与三维倾斜数据实现高精度三维模型的建立。步骤具体如下：参见图1，本专利技术按照如下步骤进行：S1，激光点云及三维倾斜数据的航摄获取，按照测区地形高差选择合适的飞行平台和航摄传感器，以三维实景建模比例尺要求进行航摄设计，航摄作业时根据航摄设计选择合适的机载激光雷达扫描参数，对同一测区进行两种数据的同时获取。S2，航摄数据的预处理，分别对激光点云数据和三维倾斜影像数据进行预处理，得到融合处理后的激光点云数据和三维倾斜数据的影像外方位元素文件，为三维建模提供基础数据。S3，将上述处理后的点云数据和三维倾斜影像数据导入三维实景建模软件中处理，进行三维倾斜影像的空三加密，构建三维实景模型及相关产品。本专利技术所述根据不同测区地形高差特点，选择适合飞行作业的直升机作业平台或无人机作业平台，并根据不同飞行平台的荷载能力搭载不同的传感器设备。在测区地形高差大于500米情况下，宜选择直升机平台搭载专业数字倾斜航摄仪，倾斜航摄仪宜选择五镜头相机，单相机像素超过1亿像素，垂直镜头宜选择长焦距，以大于70mm为宜，机载激光雷达根据直升机荷载选择专业型机载激光雷达或小型机载激光雷达；在测区地形高差小于500米情况下，宜选择使用多旋翼无人机平台搭载小型倾斜航摄仪，倾斜航摄仪宜选择五镜头或二镜头摆扫式相机，单相机像素超过4000万，垂直镜头焦距40mm以上，重量小于1公斤，机载激光雷达根据无人机荷载选择长测距激光雷达，测距距离宜大于1公里，重量小于5公斤。所述飞行平台及搭载的机载激光雷达传感器，用于获取测区的激光点云数据，该技术方法能快速获取被测目标的高密度的三维点云数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，其特征在于：/n所述方法包括以下步骤：/nS1,激光点云及三维倾斜数据的航摄获取：选择合适的飞行平台和航摄传感器，以三维实景建模比例尺要求进行航摄设计，对同一测区进行两种数据的同时获取；/nS2，航摄数据的预处理：分别对激光点云数据和三维倾斜影像数据进行预处理；/nS3,将上述处理的点云数据和三维倾斜影像数据导入三维实景建模软件中处理，构建三维实景模型。/n

【技术特征摘要】
1.复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
S1,激光点云及三维倾斜数据的航摄获取：选择合适的飞行平台和航摄传感器，以三维实景建模比例尺要求进行航摄设计，对同一测区进行两种数据的同时获取；
S2，航摄数据的预处理：分别对激光点云数据和三维倾斜影像数据进行预处理；
S3,将上述处理的点云数据和三维倾斜影像数据导入三维实景建模软件中处理，构建三维实景模型。


2.根据权利要求1所述的复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，其特征在于：
S1步骤中，激光点云及三维倾斜数据的航摄获取，采集的具体流程为：
S1a1,根据测区地形特点，选择合适的飞行作业平台和航摄设备；
S1a2，根据测区地形地貌特点，以三维倾斜实景建模比例尺要求，按照影像地面分辨率、重叠度指标进行航线自适应变高设计；
S1a3，根据三维倾斜航线设计参数，调整适应的激光雷达扫描参数，对同一测区进行激光点云数据和三维倾斜影像的获取。


3.根据权利要求2所述的复杂山区基于机载激光雷达数据的倾斜摄影建模方法，其特征在于：
S2步骤中，激光点云的预处理，具体流程为：
S2a1,地面基站数据的处理；
S2a2,激光点云数据轨迹文件的计算，通过机载激光雷达传感器配套的POS计算软件，联合平差地面基站和机载GNSS/IMU数据，解算机载激光点云轨迹文件；
S2a3，激光点云数据的融合处理，通过机载激光雷达传感器配套的点云处理软件，将点云轨迹文件与原始激光点云数据进行融合处理；
S2a4,激光点云数据坐标系的转换，将融合处理后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚林，袁永信，肖永飞，张占忠，李丹，武瑞宏，何金学，张齐勇，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61