無人機(jī)低空航拍生成等高線的方法與探討

概? 念

等高線指的是地形圖上高程相等的相鄰各點(diǎn)所連成的閉合曲線。把地面上海拔高度相同的點(diǎn)連成的閉合曲線，并垂直投影到一個(gè)水平面上，并按比例縮繪在圖紙上，就得到等高線。

等高線的大致可分兩種生成方式：

1、由離散點(diǎn)生成等高線：其生成的等高線精度取決于離散點(diǎn)的密度，離散點(diǎn)可以通過實(shí)地實(shí)測(cè)或者網(wǎng)上下載高程獲取，其中實(shí)地實(shí)測(cè)是較 為*的，但是卻是較 耗時(shí)，若是碰到山林等植被覆蓋較大的區(qū)域，可能還要砍樹測(cè)量，非常不便；而網(wǎng)上能*下載的高程精度往往比較低，無法滿足小區(qū)域范圍的等高線生成，這種數(shù)據(jù)比較適合于很大范圍的地形圖分析（圖一）。

圖一? 利用網(wǎng)上下載高程生成澧陽平原小范圍的等高線

2、利用數(shù)字表面/高程模型由GIS軟件直接生成等高線，由于無人機(jī)航測(cè)可獲取區(qū)域內(nèi)大量高程信息，此方法可以非常*的生成等高線，但由于南方地區(qū)多有植被覆蓋，地表高程較難獲得，表面模型上包含大量地物信息，生成的等高線非常復(fù)雜，如圖二：

圖二? 苗兒崗遺址直接由DSM生成等高線（等高距2米）

那么，在數(shù)字表面模型上提取地表裸露區(qū)域的高程點(diǎn)，再利用這些點(diǎn)生成的等高線，既滿足精度要求，也基本不含地物信息。

方法步驟

1無人機(jī)低空拍攝

根據(jù)攝影測(cè)量的原理，在拍攝時(shí)應(yīng)該遵循同航向相鄰影像75%左右重疊率，以及相鄰航向影像50%左右重疊率，采用航線掃描拍攝的模式拍攝照片，若需要高精度的測(cè)繪成果，則需要在地面上做好控制點(diǎn)，控制點(diǎn)應(yīng)當(dāng)均勻分布在測(cè)區(qū)內(nèi)，或者精度無太大要求，則可以用飛機(jī)自帶的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行空三解算。

圖三? 無人機(jī)低空航拍遺址

2生成數(shù)字表面模型

利用photoscan，pix4d等軟件將無人機(jī)拍攝的照片組建模，進(jìn)行空三解算，這里以photoscan為例，在有控制點(diǎn)數(shù)據(jù)的條件下（或者照片的GPS數(shù)據(jù)），可以由軟件生成數(shù)字表面模型DSM，可以看到表面模型上有*的房屋和植被干擾（圖四）。

圖四? 賀家?guī)X遺址數(shù)字表面模型

3提取高程點(diǎn)

將DSM導(dǎo)入ARCGIS軟件，同時(shí)拖入DOM，新建一個(gè)點(diǎn)文件，在沒有植被及房屋覆蓋的地面添加點(diǎn)，利用“值提取至點(diǎn)”的工具，提取DSM上的高程值，而被植被覆蓋的區(qū)域，我們盡量在實(shí)地測(cè)量幾個(gè)高程點(diǎn)，若植被過于茂密很難測(cè)量，可以實(shí)地估計(jì)一下植被的高度，再在DSM提取的高程值上減去植被高度，就得到一組高程點(diǎn)（圖五）。

圖五? 裸露的地表添加點(diǎn)

4生成等高線

將得到的高程點(diǎn)文件導(dǎo)入至南方CASS等軟件，即可建立三角網(wǎng)，再生成等高線，可以看到，生成的等高線符合地形趨勢(shì)，且更簡(jiǎn)單平滑。

圖六? 離散點(diǎn)生成三角網(wǎng)進(jìn)而生成等高線（等高距2米）

總? 結(jié)

利用無人機(jī)低空航拍提取高程點(diǎn)生成等高線，相對(duì)于人工測(cè)量碎部點(diǎn)，更加簡(jiǎn)單效率高 ，能夠節(jié)省大量外業(yè)時(shí)間，較 終結(jié)果能得到一副符合地形走勢(shì)的等高線圖，非常適合中小型遺址的地形圖繪制（圖七）。

圖七? DSM直接生成等高線與提取高程點(diǎn)后生成等高線對(duì)比（等高距2米）

文章來源：RTK之家