[发明专利]基于无人机航测影像提取冻土灾害信息的方法

说明书

本发明涉及一种基于无人机航测影像提取冻土灾害信息的方法，方法包括以下步骤：步骤一、布设地面控制点并采集三维坐标信息数据；步骤二、采集无人机航测影像数据；步骤三、拼接无人机航测影像并进行几何校正与空间配准；步骤四、识别基于无人机航测地表高程变化的冻胀丘和融沉区域；步骤五、识别基于无人机航测影像地表景观信息的冻胀裂缝。本发明基于最新的无人机遥感技术，充分利用无人机航测定位精度高和地表景观解析度高的优势，实现了冻土灾害类型与范围等信息的提取。

技术领域

本发明涉及冻土灾害信息提取领域，特别涉及一种基于无人机航测影像提取冻土灾害信息的方法。

技术背景

多年冻土分布广泛，约占全球陆地总面积的1/4，占我国国土面积的1/5。分布在我国的冻土对外界环境极为敏感，冻土灾害风险较大，制约冻土区重大工程建设。目前面临的主要冻土灾害包括融沉、冻胀丘、冻土斜坡等。传统的实地调查、探地雷达技术和现代卫星遥感技术对冻土灾害监测的方法，都具有明显的缺点和不足：

1、冻土灾害一般发生在气候寒冷之时，加之冻土区人迹稀少，定期实地调查需要大量人力和时间，周期长，成本高，并且存在很多难以人工到达的区域，很难全面覆盖。

2、探地雷达技术易受到树木、金属、电磁信号等的干扰，进而造成成果图像出现较为密集的土层分界线、较大程度的重叠和混乱及探测深度有限等冻土灾害解释和信息提取上的困难。虽然钻探、坑探等传统冻土勘测方式可以有效弥补探地雷达勘测技术的这些缺陷，但存在破坏冻土环境、探测效率低、勘测费用高昂等问题。

3、卫星遥感技术受限于卫星重访周期、空间分辨率、云量等因素影响。由于冻土灾害类型在空间范围上差异较大，从几厘米到几十米，并且主要与水热相关，所以低分辨率卫星影像很难提取冻土灾害信息。而高分辨率的卫星影像随着空间和时间分辨率的提高，价格倍增。另外，卫星影像易受到云量和地形阴影的影响。

所以在冻土灾害调查和监测过程中采用传统的实地调查、探地雷达、卫星遥感等方法时，不可避免地面临成本高，周期长，受云量和地形阴影影响大，安全性差等缺点。所以现在急需在保持航测精度，保证影像高解析度的同时，使其成本低、重访周期短、安全性高、覆盖全面。

发明内容

本发明为克服现有方法在提取冻土灾害信息过程中，成本高，周期长，受云量和地形阴影影响大，安全性差等缺点，提供了一种基于无人机航测影像的冻土灾害信息提取方法。

本发明涉及一种基于无人机航测影像提取冻土灾害信息的方法，方法包括以下步骤：

步骤一、布设地面控制点并采集三维坐标信息数据；

步骤二、采集无人机航测影像数据；

步骤三、拼接无人机航测影像并进行几何校正与空间配准；

步骤四、识别基于无人机航测地表高程变化的冻胀丘和融沉区域；

步骤五、识别基于无人机航测影像地表景观信息的冻胀裂缝。

进一步地，步骤一中，布设地面控制点时采用圆形图案作为控制点，并且圆形直径尺寸至少是影像分辨率的10倍；采集圆形图案圆心对应地理三维坐标信息，分别为经度、纬度和高程，得到三维坐标信息数据。

进一步地，步骤二中，采集无人机航测影像数据时，无人机按照规划航线，设置80％的航向重叠度和70％的旁向重叠度，以及50-120m的飞行高度，并多次采集无人机航测影像，每次采用相同的航测参数，采集时间为分冻土冻结和融化时期，得到无人机航测影像数据。

进一步地，步骤三中，结合地面控制点及其实测的地理三维坐标信息，对无人机航测影像进行拼接和几何校正，所述地面控制点至少在5张单幅无人机航测影像上出现，采用同名地面控制点进行多次无人机航测影像的空间配准。