随着民用小型无人机摄影测量技术的快速发展,水土保持监测已经逐步将大量的外业工作转向内业工作,试图探索一种简便高效又能保证一定精度的面积量测方法,以解决生产中获取数字正射影像(DOM)耗时长、存储量大的问题。利用大疆精灵4 Pro无人机在不同高程下进行地表观测,通过计算无人机飞行高度和照片的视口面积、视口长度和视口宽度关系,快速推求单幅低空航拍影像的比例尺,从而实现快速量测兴趣点长度和面积,省去生成DOM的环节。
选择广西某高速公路水土保持监测项目中的一处表土堆放场为研究区。该表土堆放场位于广西柳州市融安县东起乡沙洲尾村附近,地理坐标E24′56′49.69″、N109′23′58.63″,海拔360.588 m。表土堆放场占地面积约1.0 hm2,平均堆高约3.5 m,堆存表土约3万m3,施工过程中表土松散堆放,自然沉降,堆土边坡稳定,区域降雨量充沛,表土堆放场表面现已恢复植被。精度验证区为表土堆放场同属一个在建高速公路项目,兴隆互通作为主体工程重要组成部分,建设地点位于广西桂林市永福县龙江乡兴隆村附近,相片拍摄时间为2020年9月15日14:00。
采用Phantom 4 Pro(大疆精灵4 Pro)四旋翼无人机,拍摄时间为2020年9月17日10:30,无人机飞行控制要求:为获得较高质量的航拍影像,无人机飞行速度控制不超过5m/s,飞行高度<300 m,航向重叠度60%~80%,旁向重叠度15%~60%,ISO设置为800,无人机悬停稳定时再进行拍摄.试验共拍摄31张相片。
(1)通过研究无人机的飞行高度与视口面积、视口长度、视口宽度之间的关系,对无人机相关参数率定也提供了一种可行的方法参照。
飞行高度和视口面积关系
飞行高度和视口长度关系
飞行高度和视口宽关系
(2)利用回归方程公式、参照标杆长度以及飞行高度近似等于视口宽度的规律推求兴趣点长度信息,在一定试验条件下,均可以达到与生成数字正射影像获取长度信息基本一致的效果,数据准确率均可达90%以上。
验证区飞行高度=视口宽度的测算结果
飞行高度=视口宽度的测算结果
(3)基于无人机的快速量测面积的方法高效可靠,在实际作中可减少工作时间和数据冗余,提高工作效率,在水保监测中发挥优势。
本研究由广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司院级立项科研项目"无人机在水土保持监管工作中的应用技术研究"(ky-y-201715)共同资助。
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