一種林火夜間定位地面攝影測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種林火夜間定位地面攝影測量方法。該發(fā)明是將帶有拍照功能的探頭與能夠自動旋轉的云臺組合成林火夜間定位地面攝影測量設備，其中，拍照探頭已經(jīng)檢校過；將該設備安置在特定的物方坐標已知的地面點上，根據(jù)需要設定時間間隔控制云臺自動旋轉，并通過云臺控制探頭自動完成對目標物的拍攝；由于探頭攝影時的內(nèi)、外方位均可得到，在夜間利用該方法對森林情況進行監(jiān)測時，利用攝影測量原理，提取拍攝像片中的點位信息，實現(xiàn)森林中林火的夜間定位。
【專利說明】
一種林火夜間定位地面攝影測量方法 一、
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種夜間林火定位方法，特別是一種利用地面攝影測量進行夜間林火 定位的技術方法。 二、 技術背景
[0002] 森林火災在森林中是經(jīng)常發(fā)生的，具有爆發(fā)性強、破壞力大、影響范圍廣等特點， 森林火災的預警與火點定位成了林區(qū)工作的重中之重。而在夜間發(fā)生林火對森林資源的安 全更會造成極大的威脅，它具有不易發(fā)現(xiàn)火災點位置、撲滅難度大等特點。當發(fā)現(xiàn)火情后， 由于不能迅速確定火點具體位置，導致防火指揮部門不能及時調配、組織人員和裝備投入 火場，延誤了滅火的最佳時機，給林區(qū)造成極大的損傷和災難。
[0003] 傳統(tǒng)的林火早起預警方式主要是護林員站到瞭望塔上，以人工長期值守的方式進 行護林，只能通過人工的眼觀耳聽等方式辨別。這種傳統(tǒng)的方式不僅需要消耗大量的人力 財力，存在人為視覺疲勞漏報和經(jīng)驗判別紕漏，不易確定出火點的具體位置等缺點，而且夜 間林火預警更是幾近空白，不能將林區(qū)的林火災害降到最低。
[0004] 因此，目前關于夜間林火定位尚存在著較大的不足和需要改進的地方。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服傳統(tǒng)林火定位的不足，填補林火夜間定位的空白，本發(fā)明的目的就是提 供一種林火夜間定位地面攝影測量方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0007] 將帶有拍照功能的探頭與能夠自動旋轉的云臺組合成林火夜間定位地面攝影測 量設備，將該設備安置在特定的物方坐標已知的地面點上，而攝影時探頭的傾角β固定，翻 滾角3 = 0,方位角α可通過云臺控制得到，根據(jù)需要設定時間間隔控制云臺自動旋轉，并通 過云臺控制探頭自動完成對目標物的拍攝；
[0008] 通過在夜間對森林情況進行拍攝，當兩攝影站點上的探頭抓拍到同一火災點時， 這兩個攝影站點上此時拍攝的兩張像片就形成了立體像對，利用攝影測量原理和像對解算 模型，提取拍攝像片中的點位信息，實現(xiàn)森林中林火的夜間定位；
[0009] 利用該設備在夜間對森林情況進行拍攝，當只有一個攝影站點的探頭抓拍到了合 適的火點像片時，可根據(jù)該攝影站點上拍攝的單片配合DTM(數(shù)字地面模型），對夜間林火點 位的實際位置進行判定。
[0010] 本項發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0011] ①利用電子設備和攝影測量設備對林火進行監(jiān)測預警，能夠大大人為因素的摻 入，解放人力；
[0012] ②圖像能夠實時傳輸，便于及時發(fā)現(xiàn)火情，將災害降至Ij最低；
[0013] ③不存在認為觀測疲勞和錯判漏判問題，能夠準確地判斷并確定出林火位置。 四、
【附圖說明】：
[0014] 下面結合附圖和實例對本發(fā)明進一步說明。
[0015] 圖1為林火夜間定位地面攝影測量像對解算模型示意圖；
[0016] 其中，A、B為安置設備的兩攝影站點，α為方位角，β為傾角，P表示火點位置；
[0017] 圖2為林火夜間定位地面攝影測量單片配合DTM解算模型示意圖；
[0018] 其中，A為安置設備的攝影站點，P表示火點位置，Q表示林區(qū)DTM。 五、
【具體實施方式】：
[0019] 利用地面攝影測量方法對夜間林火進行定位，在理論和實踐上都進行了較大的改 進和創(chuàng)新，提供了一種新的林火定位方法，彌補了夜間林火定位的不足，具體是：
[0020] 1)首先對攝影探頭進行檢校，定焦為f，如圖1所示，將林火夜間定位地面攝影測量 設備安置在物方坐標已知的地面點4(乂/^/^/〇、8%々義)上，此時，拍攝探頭的傾角0固 定，翻滾角3 = 0,方位角α可由云臺控制得到，根據(jù)需要設定時間間隔控制云臺自動旋轉，并 通過云臺控制探頭自動完成對目標物的拍攝。
[0021] 2)該設備云臺自動旋轉過程中，如圖1所示，當兩攝影站點Α、Β上的探頭抓拍到同 一火災點時，這兩個攝影站點上此時拍攝的兩張像片就形成了立體像對；由于攝影時探頭 的傾角β固定，翻滾角3 = 0,而方位角α可通過云臺控制得到，然后，利用數(shù)學模型 其中，（X，Y，Z)為任意像點的實際物方坐標，（Xs，Ys，Zs)為攝 ( 影站點投影中心的坐標，（x，y，f)為攝影探頭的內(nèi)方位元素，UnbnciKi = I，2,3)是由傾 角β、翻滾角S和方位角α決定的系數(shù)，配合像片讀取的像點坐標(x，y)、定焦探頭的焦距f和 已知的兩攝影站點投影中心的物方坐標(Xs，Ys，Zs)，四個方程解算三個未知數(shù)，可通過最 小二乘法求得待求火點的物方坐標;進而，可確定夜間林區(qū)火點的實際位置所在。
[0022] 3)利用該設備在夜間對森林情況進行監(jiān)測時，如圖2所示，當只有一個攝影站點的 探頭抓拍到了合適的火點像片時，可根據(jù)攝影站點A上拍攝的火點單片配合林區(qū)DTM(數(shù)字 地面模型），對夜間林火點位的實際位置進行判定；由于林區(qū)的DTM已知，該林區(qū)地面點坐標 均可已知，然后，利用林區(qū)點和火電發(fā)生的附近位置點之間的距離，即確 定出了景深Z;利用數(shù)學模〗 其中，（X，Y，Z)為任意點的實際物方坐標，（x，y) 為任意像點的像方坐標，f為定焦探頭的焦距，變換得到數(shù)學模；
最后，利用 數(shù)學模型③，配合確定出的火點景深Z，求得林區(qū)火點的物方坐標，進而確定出夜間林區(qū)火 點的實際位置所在。
【主權項】
1. 一種林火夜間定位地面攝影測量方法，其特征是：將帶有拍照功能的探頭與能夠自 動旋轉的云臺組合成林火夜間定位地面攝影測量設備，其中，拍照探頭已經(jīng)檢校過;將該設 備安置在特定的物方坐標已知的地面點上，根據(jù)需要設定時間間隔控制云臺自動旋轉，并 通過云臺控制探頭自動完成對目標物的拍攝;通過在夜間對森林情況進行拍攝，利用攝影 測量原理，提取拍攝像片中的點位信息，實現(xiàn)森林中林火的夜間定位。2. 依據(jù)權利要求1 一種林火夜間定位地面攝影測量方法，其特征是:利用該設備在夜間 對森林情況進行拍攝，當兩攝影站點上的探頭抓拍到同一火災點時，運兩個攝影站點上此 時拍攝的兩張像片就形成了立體像對；由于攝影時探頭的傾角β固定，翻滾角8 = 0,而方位 角α可通過云臺控制得到，然后，利用數(shù)學模型其中，（Χ，Υ，Ζ)為 任意像點的實際物方坐標，（Xs，Ys，Zs)為攝影站點投影中屯、的坐標，（x，y，f)為攝影探頭的 內(nèi)方位元素，（ai，bi，ci) α = 1，2，3)是由傾角β、翻滾角δ和方位角α決定的系數(shù)，配合像片讀 取的像點坐標(x，y)、定焦探頭的焦距f和已知的兩攝影站點投影中屯、的物方坐標(Xs，Ys， Zs )，四個方程解算Ξ個未知數(shù)，可通過最小二乘法求得待求火點的物方坐標;進而，可確定 夜間林區(qū)火點的實際位置所在。3. 依據(jù)權利要求1 一種林火夜間定位地面攝影測量方法，其特征是:利用該設備在夜間 對森林情況進行拍攝，當只有一個攝影站點的探頭抓拍到了合適的火點像片時，可根據(jù)該 攝影站點上拍攝的單片配合DTM(數(shù)字地面模型），對夜間林火點位的實際位置進行判定；由 于林區(qū)的DTM已知，該林區(qū)地面點坐標均可已知，然后，利用林區(qū)DTM確定出攝影站點和火電 發(fā)生的附近位置點之間的距離，即確定出了景深Z;利用數(shù)學模型其中，（X， Υ，Ζ)為任意點的實際物方坐標，（x，y)為任意像點的像方坐標，f為定焦探頭的焦距，變換得 到數(shù)學模型最后，利用數(shù)學模型③，配合確定出的火點景深Z，求得林區(qū)火點 的物方坐標，進而確定出夜間林區(qū)火點的實際位置所在。
【文檔編號】G01C11/08GK105841676SQ201610172400
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】馮仲科, 劉金成, 祁曼, 于東海
【申請人】北京林業(yè)大學