一种林火夜间定位地面摄影测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种林火夜间定位地面摄影测量方法。该发明是将带有拍照功能的探头与能够自动旋转的云台组合成林火夜间定位地面摄影测量设备，其中，拍照探头已经检校过；将该设备安置在特定的物方坐标已知的地面点上，根据需要设定时间间隔控制云台自动旋转，并通过云台控制探头自动完成对目标物的拍摄；由于探头摄影时的内、外方位均可得到，在夜间利用该方法对森林情况进行监测时，利用摄影测量原理，提取拍摄像片中的点位信息，实现森林中林火的夜间定位。
【专利说明】
一种林火夜间定位地面摄影测量方法 一、
技术领域
[0001] 本发明涉及一种夜间林火定位方法，特别是一种利用地面摄影测量进行夜间林火 定位的技术方法。 二、 技术背景
[0002] 森林火灾在森林中是经常发生的，具有爆发性强、破坏力大、影响范围广等特点， 森林火灾的预警与火点定位成了林区工作的重中之重。而在夜间发生林火对森林资源的安 全更会造成极大的威胁，它具有不易发现火灾点位置、扑灭难度大等特点。当发现火情后， 由于不能迅速确定火点具体位置，导致防火指挥部门不能及时调配、组织人员和装备投入 火场，延误了灭火的最佳时机，给林区造成极大的损伤和灾难。
[0003] 传统的林火早起预警方式主要是护林员站到瞭望塔上，以人工长期值守的方式进 行护林，只能通过人工的眼观耳听等方式辨别。这种传统的方式不仅需要消耗大量的人力 财力，存在人为视觉疲劳漏报和经验判别纰漏，不易确定出火点的具体位置等缺点，而且夜 间林火预警更是几近空白，不能将林区的林火灾害降到最低。
[0004] 因此，目前关于夜间林火定位尚存在着较大的不足和需要改进的地方。 三、
【发明内容】
[0005] 为了克服传统林火定位的不足，填补林火夜间定位的空白，本发明的目的就是提 供一种林火夜间定位地面摄影测量方法。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：
[0007] 将带有拍照功能的探头与能够自动旋转的云台组合成林火夜间定位地面摄影测 量设备，将该设备安置在特定的物方坐标已知的地面点上，而摄影时探头的倾角β固定，翻 滚角3 = 0,方位角α可通过云台控制得到，根据需要设定时间间隔控制云台自动旋转，并通 过云台控制探头自动完成对目标物的拍摄；
[0008] 通过在夜间对森林情况进行拍摄，当两摄影站点上的探头抓拍到同一火灾点时， 这两个摄影站点上此时拍摄的两张像片就形成了立体像对，利用摄影测量原理和像对解算 模型，提取拍摄像片中的点位信息，实现森林中林火的夜间定位；
[0009] 利用该设备在夜间对森林情况进行拍摄，当只有一个摄影站点的探头抓拍到了合 适的火点像片时，可根据该摄影站点上拍摄的单片配合DTM(数字地面模型），对夜间林火点 位的实际位置进行判定。
[0010] 本项发明具有以下优点：
[0011] ①利用电子设备和摄影测量设备对林火进行监测预警，能够大大人为因素的掺 入，解放人力；
[0012] ②图像能够实时传输，便于及时发现火情，将灾害降至Ij最低；
[0013] ③不存在认为观测疲劳和错判漏判问题，能够准确地判断并确定出林火位置。 四、
【附图说明】：
[0014] 下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
[0015] 图1为林火夜间定位地面摄影测量像对解算模型示意图；
[0016] 其中，A、B为安置设备的两摄影站点，α为方位角，β为倾角，P表示火点位置；
[0017] 图2为林火夜间定位地面摄影测量单片配合DTM解算模型示意图；
[0018] 其中，A为安置设备的摄影站点，P表示火点位置，Q表示林区DTM。 五、
【具体实施方式】：
[0019] 利用地面摄影测量方法对夜间林火进行定位，在理论和实践上都进行了较大的改 进和创新，提供了一种新的林火定位方法，弥补了夜间林火定位的不足，具体是：
[0020] 1)首先对摄影探头进行检校，定焦为f，如图1所示，将林火夜间定位地面摄影测量 设备安置在物方坐标已知的地面点4(乂/^/^/〇、8%々义)上，此时，拍摄探头的倾角0固 定，翻滚角3 = 0,方位角α可由云台控制得到，根据需要设定时间间隔控制云台自动旋转，并 通过云台控制探头自动完成对目标物的拍摄。
[0021] 2)该设备云台自动旋转过程中，如图1所示，当两摄影站点Α、Β上的探头抓拍到同 一火灾点时，这两个摄影站点上此时拍摄的两张像片就形成了立体像对；由于摄影时探头 的倾角β固定，翻滚角3 = 0,而方位角α可通过云台控制得到，然后，利用数学模型 其中，（X，Y，Z)为任意像点的实际物方坐标，（Xs，Ys，Zs)为摄 ( 影站点投影中心的坐标，（x，y，f)为摄影探头的内方位元素，UnbnciKi = I，2,3)是由倾 角β、翻滚角S和方位角α决定的系数，配合像片读取的像点坐标(x，y)、定焦探头的焦距f和 已知的两摄影站点投影中心的物方坐标(Xs，Ys，Zs)，四个方程解算三个未知数，可通过最 小二乘法求得待求火点的物方坐标;进而，可确定夜间林区火点的实际位置所在。
[0022] 3)利用该设备在夜间对森林情况进行监测时，如图2所示，当只有一个摄影站点的 探头抓拍到了合适的火点像片时，可根据摄影站点A上拍摄的火点单片配合林区DTM(数字 地面模型），对夜间林火点位的实际位置进行判定；由于林区的DTM已知，该林区地面点坐标 均可已知，然后，利用林区点和火电发生的附近位置点之间的距离，即确 定出了景深Z;利用数学模〗 其中，（X，Y，Z)为任意点的实际物方坐标，（x，y) 为任意像点的像方坐标，f为定焦探头的焦距，变换得到数学模；
最后，利用 数学模型③，配合确定出的火点景深Z，求得林区火点的物方坐标，进而确定出夜间林区火 点的实际位置所在。
【主权项】
1. 一种林火夜间定位地面摄影测量方法，其特征是：将带有拍照功能的探头与能够自 动旋转的云台组合成林火夜间定位地面摄影测量设备，其中，拍照探头已经检校过;将该设 备安置在特定的物方坐标已知的地面点上，根据需要设定时间间隔控制云台自动旋转，并 通过云台控制探头自动完成对目标物的拍摄;通过在夜间对森林情况进行拍摄，利用摄影 测量原理，提取拍摄像片中的点位信息，实现森林中林火的夜间定位。2. 依据权利要求1 一种林火夜间定位地面摄影测量方法，其特征是:利用该设备在夜间 对森林情况进行拍摄，当两摄影站点上的探头抓拍到同一火灾点时，运两个摄影站点上此 时拍摄的两张像片就形成了立体像对；由于摄影时探头的倾角β固定，翻滚角8 = 0,而方位 角α可通过云台控制得到，然后，利用数学模型其中，（Χ，Υ，Ζ)为 任意像点的实际物方坐标，（Xs，Ys，Zs)为摄影站点投影中屯、的坐标，（x，y，f)为摄影探头的 内方位元素，（ai，bi，ci) α = 1，2，3)是由倾角β、翻滚角δ和方位角α决定的系数，配合像片读 取的像点坐标(x，y)、定焦探头的焦距f和已知的两摄影站点投影中屯、的物方坐标(Xs，Ys， Zs )，四个方程解算Ξ个未知数，可通过最小二乘法求得待求火点的物方坐标;进而，可确定 夜间林区火点的实际位置所在。3. 依据权利要求1 一种林火夜间定位地面摄影测量方法，其特征是:利用该设备在夜间 对森林情况进行拍摄，当只有一个摄影站点的探头抓拍到了合适的火点像片时，可根据该 摄影站点上拍摄的单片配合DTM(数字地面模型），对夜间林火点位的实际位置进行判定；由 于林区的DTM已知，该林区地面点坐标均可已知，然后，利用林区DTM确定出摄影站点和火电 发生的附近位置点之间的距离，即确定出了景深Z;利用数学模型其中，（X， Υ，Ζ)为任意点的实际物方坐标，（x，y)为任意像点的像方坐标，f为定焦探头的焦距，变换得 到数学模型最后，利用数学模型③，配合确定出的火点景深Z，求得林区火点 的物方坐标，进而确定出夜间林区火点的实际位置所在。
【文档编号】G01C11/08GK105841676SQ201610172400
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】冯仲科, 刘金成, 祁曼, 于东海
【申请人】北京林业大学