CN112381941B - 一种航飞影像坐标纠正的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航飞影像坐标纠正的方法，首先在项目确立红线范围后，进行外业航飞影像采集，然后取得三调影像数据或者其他国家认可的坐标数据，通过软件进行影像数据对比进行坐标校正，形成工作底图。通过采用ArcMap、91助手、CAD等软件处理，依靠三调、宅基地等数据，直接确定影像坐标位置，省去GPS仪器做像控点的步骤，达到只需要外业进行项目范围内的影像拍摄。

Description

一种航飞影像坐标纠正的方法
技术领域
本发明涉及一种航飞影像坐标纠正的方法，属于测绘领域。
背景技术
现测绘行业中，传统的GPS测量方法已经不足以满足测绘项目中的快速、精准、全面的要求了，甚至有些项目需要提供影像成果，所以无人机测绘成了现在大多测绘公司的首要测绘选择。无人机测绘涉及到影像纠正更是必不可少的一项。
关于小型无人机影像纠正的处理方法，原有的方法是采用无人机飞行拍摄后，再实地用GPS测量影像比较明显的道路转角或者比较明显特征的地物做像控点，最后进行影像的纠正。处理过后的图形才能用于作为后期绘图的工作底图，如图1，这种方法有以下几点问题：
1.需同时携带无人机及GPS仪器才能进行一个地块的作业，每个小组必须两人以上，在地块数量过多情况下，需要耗费大量的人力物力；
2.需要明确确定像控点位置平均分布在项目范围内，并且至少需要3个以上的坐标点，GPS仪器在信号不稳定或者没有信号的情况下做为像控点，会导致纠正的影像偏移、变形等错误，不能作为绘图的工作底图；
内业操作繁琐，CAD导入影像，导入坐标后需要对比坐标位置对影像进行点对点缩放，旋转，反复多次才能减小误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航飞影像坐标纠正的方法，通过采用ArcMap、91助手、CAD等软件处理，依靠三调、宅基地等数据，直接确定影像坐标位置，省去GPS仪器做像控点的步骤，达到只需要外业进行项目范围内的影像拍摄。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种航飞影像坐标纠正的方法，首先在项目确立红线范围后，进行外业航飞影像采集，然后取得三调影像数据或者其他国家认可的坐标数据，通过软件进行影像数据对比进行坐标校正，形成工作底图。具体操作流程如下。
一种航飞影像坐标纠正的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.首先获悉n个项目地块周边的红线范围，红线范围是指被标明需要保护，使用途径不能改变和开发利用的土地范围，n个项目是在同一个地区的n个地块，然后根据各地块的地理位置规划无人机航飞路径，使无人机按顺序遍历各地块进行外业航飞影像采集，使该地块周边已获悉的红线范围的土地被摄入该外业航飞影像内；
S2.调取该地区的三调影像数据或宅基地影像数据，然后根据各地块的外业航飞影像的拍摄顺序和地理位置查询地理坐标，再根据各地块的地理坐标在三调影像数据或宅基地影像数据中查找对应的参考区域影像，使地块的地理坐标处于参考区域影像的边界点框出的坐标范围内；
S3.将三调影像数据或宅基地影像数据加载到ArcMap软件中使参考区域影像作为第一图层，将外业航飞影像作为第二图层，在ArcMap软件中选择地理配准工具中的添加控制点，打开自动校正，并选择一阶多项式仿射变换，先在第二图层中选择至少三处红线范围上的角点作为配准点，再在第一图层中选择参考区域影像中的同名点，并使项目地块处于配准点在第二图层所包围的范围内，通过平移、缩放和旋转第二图层，使配准点准确映射至同名点；
S4.点击地理配准工具中的查看链接表，查看各项对应的配准点（X源，Y源）和同名点（X地图，Y地图）的残差，链接表中若RMS总误差大于阈值，先移除残差大于阈值的配准点和同名点，再按步骤S3添加配准点和同名点来校正误差，直至RMS总误差小于阈值，其中X源，Y源为外业航飞影像中作为配准点的所选角点的坐标，X地图，Y地图为三调影像数据和宅基地影像数据中所选参考区域影像中的同名点的坐标；
S5.对比三调影像数据或宅基地影像数据的参考区域影像和外业航飞影像的衔接程度；
S6.若外业航飞影像周边的线型地物与参考区域影像中红线范围不吻合，则重复步骤S3~S5增加对应的配准点和同名点进行再纠正，使其外业航飞影像周边的线型地物与参考区域影像中红线范围吻合；
S7.通过栅格配准自动校正，在ArcMap软件中导出带有坐标的TIF格式的影像图片文件；
S8.最后通过CAD输入appload命令加载影像图片导入CAD插件，再输入“INSG”命令，选取影像图片，形成工作底图。
进一步地，所述的n个地块能按该地区已知的线型地物聚类分解成多组地块，每组地块分布在同一个线型地物两侧，该航飞路径也沿各线型地物规划。
与传统测绘方法相比，本发明不用实地用GPS测量影像比较明显的道路转角或者比较明显特征的地物做像控点，仅需知晓项目地块地理名称（即地理位置），根据地理名称规划无人机航飞路径，沿途拍摄外业航飞影像，根据外业航飞影像的拍摄顺序和地理名称可在互联网查询相关的经纬度地理坐标，即可通过地块的经纬度地理坐标匹配对应的三调影像数据或宅基地影像数据，完成地理粗匹配。
本发明中航空摄影测量通过室内精密测量仪器，对航摄像片进行地形描绘和地物判读，可大大减少艰苦的野外工作量；从而减轻劳动强度，提高工作效率和测图质量，缩短成图周期，降低生产成本，具有快速、精确、经济等优点。
利用航飞影像纠正的方法，有效的提高工作效率，减少测绘人员在外业的工作量，对于外业无法到达的地方同样适用。推广这种方法为企业解决生产成本、工作效率、人员配置等一系列问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是背景技术中的GPS测量方法得到的工作底图；
图2是本发明的步骤框图；
图3是本发明的实施例中红线范围图；
图4是本发明的实施例中采集的外业航飞影像图；
图5是本发明的实施例中三调影像数据；
图6是本发明的实施例中宅基地影像数据；
图7是本发明的实施例中将三调影像数据或宅基地影像数据加载到ArcMap中的状态图；
图8是本发明的实施例中地理配准时的状态图；
图9是本发明的实施例中地理配准后的状态图；
图10是本发明的实施例中地理配准工具中的查看链接表；
图11是本发明的实施例中进行栅格配准自动校正的视图；
图12是本发明的方法得到的工作底图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种航飞影像坐标纠正的方法，包括以下步骤：
S1.首先获悉n个项目地块周边的红线范围，红线范围是指被标明需要保护，使用途径不能改变的土地范围和可以商业等开发利用的土地范围，n个项目是在同一个地区的n个地块，如图3是老河口市2020年第一批挂钩项目拆旧区立项范围线(图3缩放后形成的端点即红线范围，该端点进行放大可得到图5中的红线范围图层)，地区即老河口，然后根据各地块的地理位置（即地理名称）规划无人机航飞路径，使无人机按顺序遍历各地块进行外业航飞影像采集，采集的某个地块的航飞影像如图4，使该地块周边已获悉的红线范围的土地被摄入该外业航飞影像内。n个地块能按该地区已知的线型地物聚类分解成多组地块（聚类分解是现有地图导航软件中常用的聚类算法，将地块按其附近的地理特征归集成多个组），每组地块分布在同一个线型地物两侧，该航飞路径也沿各线型地物规划，因此在三调影像数据或宅基地影像数据中容易找到对应于地块的参考区域影像。
S2.调取该地区的三调影像数据或宅基地影像数据，（如图5和图6，三调影像数据或者宅基地影像数据是国家认可的坐标数据）然后根据各地块的外业航飞影像的拍摄顺序和地理位置查询地理坐标（如已知地理名称可在谷歌地图上查询经纬度地理坐标），再根据各地块的地理坐标在三调影像数据或宅基地影像数据中查找对应的参考区域影像，如图9，使地块的地理坐标处于参考区域影像的边界点框出的坐标范围内；
S3. 如图7，将三调影像数据或宅基地影像数据加载到ArcMap中使参考区域影像作为第一图层，作为配准点选取的基础辅助数据，三调影像数据和宅基地影像数据均是带有坐标的数据源，将外业航飞影像作为第二图层，在ArcMap中选择地理配准工具中的添加控制点，打开自动校正，并选择一阶多项式（仿射）变换，先在第二图层中选择至少三处红线范围上的角点作为配准点，如房屋的屋角、道路或沟渠等线型地物的交叉点，再在第一图层中选择参考区域影像中的同名点，并使项目地块处于配准点在第二图层所包围的范围内，通过平移、缩放和旋转第二图层，使配准点准确映射至同名点；
其中ArcMap是一个用户桌面组件，具有强大的地图制作，空间分析，空间数据建库等功能。是美国环境***研究所(Environment System Research Institute，ESRI)于1978年开发的GIS***。
S4.点击地理配准工具中的查看链接表（如图10），查看各项对应的配准点（X源，Y源）和同名点（X地图，Y地图）的残差，链接表中若RMS总误差大于阈值，先移除残差大于阈值的配准点和同名点，再按步骤S3添加配准点和同名点来校正误差，直至RMS总误差小于阈值，其中X源，Y源为外业航飞影像中作为配准点的所选角点的坐标，X地图，Y地图为三调影像数据和宅基地影像数据中所选参考区域影像中的同名点的坐标；
S5.对比外业航飞影像和三调影像数据或宅基地影像数据的参考区域影像衔接程度，尤其观察外业航飞影像周边的线型地物吻合程度；
S6.如图8是图9中的圆圈部分的放大示意图，若不一致，重复步骤S3~S5增加对应的配准点和同名点进行再纠正，使其外业航飞影像与参考区域影像保持一致。
S7.如图11，通过栅格配准自动校正，在ArcMap软件中导出带有坐标的TIF格式的影像图片文件。
S8.最后通过CAD输入appload命令加载影像导入CAD插件， 影像导入CAD插件是91卫图助手工具中的插件，再输入“INSG”命令，选取影像，形成工作底图，如图12。
与传统测图方法相比，航空摄影测量通过室内精密测量仪器，对航摄像片进行地形描绘和地物判读，可大大减少艰苦的野外工作量；从而减轻劳动强度，提高工作效率和测图质量，缩短成图周期，降低生产成本，具有快速、精确、经济等优点。
利用航飞影像纠正的方法，有效的提高工作效率，减少测绘人员在外业的工作量，对于外业无法到达的地方同样适用。推广这种方法为企业解决生产成本、工作效率、人员配置等一系列问题。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种航飞影像坐标纠正的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.首先获悉n个项目地块周边的红线范围，红线范围是指被标明需要保护，使用途径不能改变和开发利用的土地范围，n个项目是在同一个地区的n个地块，然后根据各地块的地理位置规划无人机航飞路径，使无人机按顺序遍历各地块进行外业航飞影像采集，使该地块周边已获悉的红线范围的土地被摄入该外业航飞影像内；
S2.调取该地区的三调影像数据或宅基地影像数据，然后根据各地块的外业航飞影像的拍摄顺序和地理位置查询地理坐标，再根据各地块的地理坐标在三调影像数据或宅基地影像数据中查找对应的参考区域影像，使地块的地理坐标处于参考区域影像的边界点框出的坐标范围内；
S3.将三调影像数据或宅基地影像数据加载到ArcMap软件中使参考区域影像作为第一图层，将外业航飞影像作为第二图层，在ArcMap软件中选择地理配准工具中的添加控制点，打开自动校正，并选择一阶多项式仿射变换，先在第二图层中选择至少三处红线范围上的角点作为配准点，再在第一图层中选择参考区域影像中的同名点，并使项目地块处于配准点在第二图层所包围的范围内，通过平移、缩放和旋转第二图层，使配准点准确映射至同名点；
S4.点击地理配准工具中的查看链接表，查看各项对应的配准点（X源，Y源）和同名点（X地图，Y地图）的残差，链接表中若RMS总误差大于阈值，先移除残差大于阈值的配准点和同名点，再按步骤S3添加配准点和同名点来校正误差，直至RMS总误差小于阈值，其中X源，Y源为外业航飞影像中作为配准点的所选角点的坐标，X地图，Y地图为三调影像数据和宅基地影像数据中所选参考区域影像中的同名点的坐标；
S5.对比三调影像数据或宅基地影像数据的参考区域影像和外业航飞影像的衔接程度；
S6.若外业航飞影像周边的线型地物与参考区域影像中红线范围不吻合，则重复步骤S3~S5增加对应的配准点和同名点进行再纠正，使其外业航飞影像周边的线型地物与参考区域影像中红线范围吻合；
S7.通过栅格配准自动校正，在ArcMap软件中导出带有坐标的TIF格式的影像图片文件；
S8.最后通过CAD输入appload命令加载影像图片导入CAD插件，再输入“INSG”命令，选取影像图片，形成工作底图。
2.根据权利要求1所述的航飞影像坐标纠正的方法，其特征在于，所述的n个地块能按该地区已知的线型地物聚类分解成多组地块，每组地块分布在同一个线型地物两侧，该航飞路径也沿各线型地物规划。
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