一种地形要素采集方法
【专利摘要】本发明公开了一种地形要素采集方法，涉及一种地形要素采集技术，包括如下步骤：生成高精度地形要素采集环境：同步采集点云数据和航片数据，并将采集后的点云数据和航片数据进行融合并实现精确配准，形成高精度地形要素采集环境；地形要素的采集：在高精度地形要素采集环境中对地形要素进行采集；地形要素规范化管理：根据地形要素的类别对采集到的地形要素进行分类编码，并将分类编码后的地形要素进行规范化管理；编辑处理、成果输出。本发明的优越性为：提出了基于机载激光雷达航测进行数字线划图测图的技术方案，无需外业像片控制测量，有效减少了传统工程测量成图和立体测图的人力成本投入，同时有效摆脱了对立体测图软硬件环境的依赖。
【专利说明】一种地形要素采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地形要素采集技术，特别涉及一种基于机载激光雷达航测进行数字线划图测图，无需外业像片控制测量，有效减少了传统工程测量成图和立体测图的人力成本投入，可有效摆脱了对立体测图软硬件环境的依赖的地形要素采集方法。
【背景技术】
[0002]传统数字线划图成图主要基于外业工程测量以及航空摄影测量立体成图的模式，其中基于外业工程测量模式存在人工工作量大、难以大面域开展等方面的不足；基于航空摄影测量立体测图模式虽然可以大范围开展，但是常需要进行外业像片控制测量，且需要立体测图软硬件环境的支持，对作业员的要求较高。
[0003]发明人实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足:
基于机载激光雷达航测采集的点云和航片数据能快速生成高精度DEM、DOM数据产品，但进行数字线划图测图目前还未有成熟解决方案。
[0004]基于机载激光雷达航测采集的点云和航片数据进行三维数字城市建模时，针对局部地形更新区域，需要先进行外业修补测，再进行更新区域三维建模，不能同步进行地形修测与三维建模，人力物力成本高、作业周期长；
怎样利用机载激光雷达航测技术有效的将点云数据和航片数据进行融合生成高精度地形要素采集环境，更好的采集地形要素，缩短建设周期、提高测图产品深加工附加值成为了本领域科技人员急待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种地形要素采集方法，形成了一套基于机载激光雷达航测同步获取DEM、DOM、DLG的解决方案，提高了基础测绘及工程勘察测绘的作业效率，同时有效避免了同一区域传统数码航测与LiDAR航测工作的资金重复投入，对基础测绘、三维数字城市建设等领域中获取高精度数据均具有重要意义。同时本发明降低了项目成本，缩短了项目周期，提高了成果精度。
[0006]本发明实施例提供一种地形要素采集方法，包括如下步骤:
生成高精度地形要素采集环境:同步采集点云数据和航片数据，并将采集后的点云数据和航片数据进行融合并实现精确配准，形成高精度地形要素采集环境；
地形要素的采集:在高精度地形要素采集环境中对地形要素进行采集；
地形要素规范化管理:根据地形要素的类别对采集到的地形要素进行分类编码，并将分类编码后的地形要素进行规范化管理；
编辑处理、成果输出:将编辑处理后的地形要素进行初步编辑处理形成地形要素成果并输出。
[0007]一种地形要素采集方法，其中:所述对地形要素的初步处理可以为对地形要素的高程值清零、要素接边处理、图廓整饰进行处理。[0008]—种地形要素采集方法，其中:所述地形要素成果的输出格式可为dgn或dwg中的一种。
[0009]一种地形要素采集方法，其中:所述地形要素可为建筑物、道路、水系。
[0010]一种地形要素采集方法，其中:所述生成高精度地形要素采集环境进一步包含以下子步骤:
1)建立空间关系:利用共线方程建立点云数据与已知外方位元素航片数据之间的空间关系，通过公式的解运算实现要素信息的坐标空间转换；
转换公式如下:
【权利要求】
1.一种地形要素采集方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 生成高精度地形要素采集环境:同步采集点云数据和航片数据，并将采集后的点云数据和航片数据进行融合并实现精确配准，形成高精度地形要素采集环境； 地形要素的采集:在高精度地形要素采集环境中对地形要素进行采集； 地形要素规范化管理:根据地形要素的类别对采集到的地形要素进行分类编码，并将分类编码后的地形要素进行规范化管理； 编辑处理、成果输出:将编辑处理后的地形要素进行初步编辑处理形成地形要素成果并输出。
2.根据权利要求1所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述对地形要素的初步处理可以为对地形要素的高程值清零、要素接边处理、图廓整饰进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述地形要素成果的输出格式可为dgn或dwg中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述地形要素可为建筑物、道路、水系。
5.根据权利要求1所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述生成高精度地形要素采集环境进一步包含以下子步骤: 1)建立空间关系:利用共线方程建立点云数据与已知外方位元素航片数据之间的空间关系，通过公式的解运算实现要素信息的坐标空间转换； 转换公式如下:
6.根据权利要求ι所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述地形要素的采集可通过人工手动采集、半自动采集方式对地形要素进行采集和获取。
7.根据权利要求1、6所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述步骤地形要素的采集中可采用半自动采集方式进行地形要素采集，进一步包含以下子步骤: 1)在线状地形要素上确定半自动采集起始种子点:基于点云数据和航片数据进行精确配准后的地形要素采集环境，利用人机交互的方式确定线状地形要素边线半自动采集的起始种子点； 2)在线状地形要素上确定半自动采集起始方向:在起始种子点附近，且在线状地形要素中心线上确定另一点，并以起始种子点和该点组成矢量方向线，以该方向线作为线状地形要素半自动采集起始方向； 3)计算航片数据能量梯度场和点云数据能量梯度场:基于起始种子点和起始方向，分别以航片数据的灰度值和点云数据的反射强度值作为计算对象，采用高斯平滑模板和微分模板计算一定区域内的航片数据和点云数据的梯度大小与方向，形成采集区域内航片数据能量梯度场和点云数据能量梯度场；其中高斯差分模板由差分序列d (j);平滑序列s (j),由这两个序列的外积获得； 解算公式为:
8.根据权利要求1所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述在地形要素采集区域内可对航片数据的自动加载，对邻域航片数据进行无缝切换。
9.根据权利要求1、6所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述在地形要素采集区域内可对航片数据的自动加载，对邻域航片数据进行无缝切换的具体步骤为:依据航片间航向与旁向空间序列关系，建立航片索引，确定待采集区域范围后，实时调入覆盖该待采集区域要素的顶视航片数据，并依据航片序列关系动态调入当前正视航片数据周围的邻域航片数据。
10.根据权利要求1所述的一种地形要素采集方法，其特征在于:所述的线状地形要素可为:道路边线、水系边线、建筑物边线。
【文档编号】G01S17/89GK103954970SQ201410192189
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】邓世军, 程三胜, 田春来, 江宇, 刘永强, 李建平, 李文棋, 闫继扬 申请人:天津市勘察院, 天津市星际空间地理信息工程有限公司