賈英杰 GIS前沿 2019-12-18 21:16 等高線一直對(duì)考古研究尤其是空間分布上有著重要的意義,近年來(lái)輕小型無(wú)人機(jī)航測(cè)越來(lái)越普及,通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍獲取數(shù)字表面模型,再?gòu)牡乇砟P瞳@取高程值信息,進(jìn)而生成等高線逐漸成為最簡(jiǎn)單易行的方式,但南方地區(qū)地表多有植被覆蓋,由數(shù)字表面模型直接生成的等高線往往過(guò)于復(fù)雜,不利于考古研究,本文介紹如何在無(wú)人機(jī)生成的數(shù)字表面模型基礎(chǔ)上獲取高程點(diǎn),從而生成等高線。 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(guò)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)是最為精確的,但是卻是最耗時(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)上能免費(fèi)下載的高程精度往往比較低,無(wú)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(yáng)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(wú)人機(jī)航測(cè)可獲取區(qū)域內(nèi)大量高程信息,此方法可以非常精確的生成等高線,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。 02 方法步驟 無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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明顯的房屋和植被干擾(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(méi)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(guò)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) 03 總 結(jié) 利用無(wú)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)單高效,能夠節(jié)省大量外業(yè)時(shí)間,最終結(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) - END - |
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