基于可量测实景影像的环境现状时空模型生成方法及系统的制作方法
【专利说明】基于可量测实景影像的环境现状时空模型生成方法及系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及环境监测及污染分析领域，特别是涉及一种基于可量测实景影像和多元环境参数的环境现状时空模型及其获取方法。
【背景技术】
[0003]随着人们对于环境问题的日益重视以及环境传感器技术的发展，环境传感器的采样频率、检测精度等技术参数都在快速提高，同时环境传感器的体积也逐渐小型化、模块化并集成于移动载体平台之上。除一般监测的传统环境参数以外，实景影像以及位置姿态等空间信息也逐渐引起人们的重视，作为辅助资料也和环境参数一起进行采集。例如实用新型专利ZL201220356145.1公开了一种可以同时采集多环境参数、实景影像和对应位置、姿态等空间信息的装置。但是，采集所得各种信息是分别以文本文件形式存储在工业计算机中，无法得到有效利用。
[0004]目前公知的基于二维电子地图或者电子图形表格的环境现状模型无法直观的体现现场实景，对使用者的专业性要求较高。另外，公知的模型可交互性差，使用者只能被动接受到模型本身所表达的信息，无法将自己的评价和判断直观地添加到模型中。部分公知的环境监测技术即使引入了实景影像和相关空间信息，也只是将它们分别作为一种独立的场景信息，并没有将可量测实景影像作为一种特殊的环境参数应用于建立环境现状模型。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述问题，提供一种基于可量测实景影像和多元环境参数的环境现状时空模型获取技术方案，以解决目前的环境现状模型在直观性和可交互性等方面存在的问题，使得环境现状模型更好的为使用者服务。
[0006]本发明的技术方案提供一种基于可量测实景影像的环境现状时空模型生成方法，执行以下步骤:
步骤一、通过移动载体平台进行采集，在每个采集位置点同时获取真实场景的环境参数与可量测实景影像；
步骤二、通过可量测实景影像构建真实场景的时空模型，包括通过可量测实景影像的外方位元素及采集时间建立时空序列索引，时空序列索引在空间中体现为根据时间顺序用直线段连接每个采集位置点所构成的平台运动轨迹；基于时空序列索引，根据可量测实景影像量测出场景中地形关键点的三维坐标，由地形关键点组成场景粗略模型；
步骤三、依据构建完成的时空模型组织环境参数，包括依据可量测实景影像的采集时间，将相应时刻的环境参数数据作为属性数据添加到平台运动轨迹的每个采集位置点上；步骤四、记录用户通过可量测实景影像标注的污染特征点和相应评价信息，根据可量测实景影像量测出污染特征点的三维坐标； 步骤五、将步骤四的标注结果加入时空模型得到真实场景的环境现状时空模型，在真实场景的环境现状时空模型中，通过某采集位置点处可量测实景影像标注出的污染特征点，具有评价信息属性和该采集位置点处相应环境参数属性；根据真实场景的环境现状时空模型输出显示，显示内容包括平台运动轨迹、可量测实景影像和场景粗略模型，可量测实景影像和场景粗略模型中提供污染特征点。
[0007]而且，所述移动载体平台包括环境参数采集部分和可量测实景影像采集部分，环境参数采集部分包括各种大气环境传感器、水质环境传感器、其他环境传感器，分别采集大气环境参数、水质环境参数和其他环境参数；可量测实景影像采集部分包括定位装置、定姿装置、相机，分别获取平台位置数据、平台姿态数据和实景影像，通过关联平台位置数据、平台姿态数据和实景影像提供可量测实景影像。
[0008]而且，所述污染特征点为污染源、疑似污染源或其他相关目标，其他相关目标包括污染现状。
[0009]而且，所述污染特征点的相应评价信息包括评价内容、评价人和评价时间。
[0010]本发明相应提供一种基于可量测实景影像的环境现状时空模型生成系统，包括以下模块:
采集模块，用于通过移动载体平台进行采集，在每个采集位置点同时获取真实场景的环境参数与可量测实景影像；
时空模型构建模块，用于通过可量测实景影像构建真实场景的时空模型，包括通过可量测实景影像的外方位元素及采集时间建立时空序列索引，时空序列索引在空间中体现为根据时间顺序用直线段连接每个采集位置点所构成的平台运动轨迹；基于时空序列索引，根据可量测实景影像量测出场景中地形关键点的三维坐标，由地形关键点组成场景粗略模型；
环境参数组织模块，用于依据构建完成的时空模型组织环境参数，包括依据可量测实景影像的采集时间，将相应时刻的环境参数数据作为属性数据添加到平台运动轨迹的每个采集位置点上；
污染特征点标注模块，用于记录用户通过可量测实景影像标注的污染特征点和相应评价信息，根据可量测实景影像量测出污染特征点的三维坐标；
环境现状时空模型输出模块，用于将污染特征点标注模块的标注结果加入时空模型得到真实场景的环境现状时空模型，在真实场景的环境现状时空模型中，通过某采集位置点处可量测实景影像标注出的污染特征点，具有评价信息属性和该采集位置点处相应环境参数属性；根据真实场景的环境现状时空模型输出显示，显示内容包括平台运动轨迹、可量测实景影像和场景粗略模型，可量测实景影像和场景粗略模型中提供污染特征点。
[0011]而且，所述移动载体平台包括环境参数采集部分和可量测实景影像采集部分，环境参数采集部分包括各种大气环境传感器、水质环境传感器、其他环境传感器，分别采集大气环境参数、水质环境参数和其他环境参数；可量测实景影像采集部分包括定位装置、定姿装置、相机，分别获取平台位置数据、平台姿态数据和实景影像，通过关联平台位置数据、平台姿态数据和实景影像提供可量测实景影像。
[0012]而且，所述污染特征点为污染源、疑似污染源或其他相关目标，其他相关目标包括污染现状。
[0013]而且，所述污染特征点的相应评价信息包括评价内容、评价人和评价时间。
[0014]与现有技术相比，本发明将可量测实景影像作为一种特殊的环境参数用于构建环境现状时空模型，不但基于可量测实景影像(序列)的采集时间、外方位元素构建时空模型，还利用其可量测性获取更场景的地形关键点形成粗略三维模型，另外基于可量测实景影像的特征点标注还为这个模型提供了更强的可交互性。本发明技术方案实施简单，有效地结合利用环境参数和可量测实景影像信息，所获得的可量测实景影像(序列)和更加完备的时空模型让使用者更加直观地感知现场实际状况，降低了使用者的理解难度和专业性要求。标注功能所带来的更强的可交互性则实现了使用者智慧在模型中的积累，更加适宜于群策群力集体决策的工作模式发展趋势，在我国城市规模日益剧增的情况下为大面积环境污染治理提供有力的技术支持。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和实施例对本发明技术方案进行具体描述。
[0017]本发明提出建立一种基于可量测实景影像和多元环境参数的环境现状时空模型，包括以下各部分:
一、环境参数:通过环境传感器获得，例如TSP、PM2.5、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧等大气环境参数，PH、溶氧量、电导率、浊度等水质环境参数，噪声等其他环境参数。
[0018]二、特殊的环境参数——可量测实景影像:一种摄影测量产品，已知内方位元素和外方位元素的针对同一真实场景拍摄的不同角度的立体像对，可以通过前方交会的方法获取场景中对象特征点的空间坐标。
[0019]三、基于可量测实景影像的时空模型:包括由可量测实景影像(序列)的外方位元素及采集时间所建立起的时空序