用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法的制作流程

本技术公开了一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法，涉及无人机遥感监测技术领域。

本技术包括资料收集及准备，获取待研究区域N年前已制作完成的数字正射影像成果，并预进行无人机航摄系统的准备工作、以进行实时航摄工作，无人机航摄：根据已定的监控范围、已定的飞行计划进行待研究区域的航摄工作，航摄完毕后，即获取初步的高分辨率遥感正射影像数据。

本技术利用无人机遥感技术获取待研究区域的正射影像，且对影像进行一系列的处理，从而最终获取高空间分辨率的建筑遥感影像，并通过对比往年的遥感影像，找出违法建设，从而形成一套高效准确的违法建筑监测技术方案。

技术要求
1.一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
SS001、资料收集及准备：获取待研究区域N年前已制作完成的数字正射影像成果，并预进行无人机航摄系统的准备工作、以进行实时航摄工作；
SS002、无人机航摄：根据已定的监控范围、已定的飞行计划、已定的像控点、已定的的航向重叠度进行待研究区域的航摄工作，航摄完毕后，即获取初步的高分辨率遥感正射影像数据，在获取到初步的高分辨率影像数据后应及时对影像数据进行检查，并视成像情况，酌情进行相关区域的补摄与重摄，最终即获取待研究区域的完整高分辨率遥感正射影像；
SS003、图像预处理：将SS002步骤中的像控点坐标导入Pix4D Mapper无人机数据处理软件中，并以人工交互方式在影像中定位像控点，在Pix4D Mapper软件中选择标准平面坐标系统，选择对应的投影带进行图像数据的高斯投影3度分带，且使用Pix4D Mapper中的自动空三处理模块，自动识别特征点，对特征点和控制点进行加密解算，获取高精度的三维坐标，并输出空三处理的精度质量报告，从而最终获取影像高精度的外方位元素和初始匹配点云；
SS004、点云加密：结合SS002中无人机影像的高航向重叠度，通过高精度密集匹配算法且结合SS003步骤中获取的取影像高精度的外方位元素和初始匹配点云，以得出海量像素级匹配点，并生成地形地貌密集点云，从而最终生产出数字表面模型；
SS005、数字表面模型与正射影像制作：利用Pix4D Mapper软件的DSM与DOM生产模块制作遥感正射影像的数字表面模型，数字表面模型生成以后，以数字微分纠正方法生成数字正射影像，且在数字正射影像制作完成后通过Pix4D Mapper软件对影像进行自动正射纠正，并自动寻找最佳镶嵌线，拼接为一幅正射影像，同时，对于拼接效果不理想的区域，采用人工调整镶嵌线，使镶嵌线位于道路等投影变形小的区域，改善正射影像效果；
SS006、影像匀色处理与拼接：对影像进行色彩、亮度和对比度的调整和匀色处理，同时对待研究区域分块，以进行正射影像制作；
SS007、坐标转换及影像的分幅编号：生成正射影像成果后，通过坐标转换系统，转换该研究区域的正射影像成果，坐标转换后以规定形式对正射影像进行分幅标号，并通过正射影像分幅软件对各区块影像成果按1:2000比例尺分幅编号，同时自动生成图幅结合表；
SS008、违建图斑提取：对已完成制作的数字正射影像成果，在ArcGIS软件环境下进行图斑提取，利用ArcGIS读取显示无人机影像，按目标区域边界勾画面状要素，通过Fishnet工具创建格网，分格网勾画图斑，避免遗漏，勾画时沿在建建筑物边界勾画面状图斑；
SS009、图斑属性表的制作：为提取的疑似违建图斑进行统一编号，并计算图斑面积，剔除面积过小的图斑，并叠加1:500地形图，从图上提取图斑的位置信息，录入属性表；SS010、制作疑似违法建设执法指引图：在ArcGIS软件平台中，将疑似违法建设图斑、大比例尺地形图、无人机正射影像数据分层叠加，并统一排版布局，为每个图斑输出执法指引图，并按统一规则进行命名、整理；
SS011、建立图斑数据库：将疑似违法建筑图斑的属性信息，如图斑编号，面积，地址等信息录入ARCGIS数据库，再导出进行分析，最终可导出疑似违法建筑面积占比图、疑似违法建筑面积增长情况等数据图；
2.根据权利要求1所述的一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法，其特征在于，所述SS002步骤中高分辨率遥感正射影像数据的光学影像精度为3-10CM。

技术说明书
一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法
技术领域
本技术属于无人机遥感监测技术领域，特别是涉及一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法。

背景技术
近年来无人机遥感技术快速发展，并得到了广泛应用。

如无人机技术已广泛应用于土地利用规划、土地整治、农村土地承包登记、矿山地质灾害精细探测、土地整理施工监控、山洪灾害调查评价。

常规传统的监测违法建筑的手段，还是通过人工排查，实地走访式地进行，或者通过卫星遥感影像和普通航空来获取数据，但随之而来的缺点是，成本高昂，获取数据的周期长，缺乏机动和灵活性，近年来，城市化进程的加快，特别是珠三角地区的广州，日益增长的外来务工人员需要更多的房屋居住，在巨大利益的驱使下，违法建设越发频繁和突出，常规的传统手段已经不能满足实际变化的需求，所以成本低、机动灵活、精度高、快速响应能力强的无人机违法建筑监测，能很好地适应现阶段这种高频率的变化，提高科学管理城市的效率。

技术内容
本技术的目的在于提供一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法，通过采用无人机监测违法建筑及违法建筑的提取方法优化，解决了现有违法建筑信息的数据处理方法成本高和精度差的问题。

为解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：
本技术为一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法，包括以下步骤：
SS001、资料收集及准备：获取待研究区域N年前已制作完成的数字正射影像成果，并预进行无人机航摄系统的准备工作、以进行实时航摄工作；
SS002、无人机航摄：根据已定的监控范围、已定的飞行计划、已定的像控点、已定的的航向重叠度进行待研究区域的航摄工作，航摄完毕后，即获取初步的高分辨率遥感正射影像数据，在获取到初步的高分辨率影像数据后应及时对影像数据进行检查，并视成像情况，酌情进行相关区域的补摄与重摄，最终即获取待研究区域的完整高分辨率遥感正射影像；
SS003、图像预处理：将SS002步骤中的像控点坐标导入Pix4D Mapper无人机数据处理软件中，并以人工交互方式在影像中定位像控点，在Pix4D Mapper 软件中选择标准平面坐标系统，选择对应的投影带进行图像数据的高斯投影3 度分带，且使用Pix4D Mapper中的自动空三处理模块，自动识别特征点，对特征点和控制点进行加密解算，获取高精度的三维坐标，并输出空三处理的精度质量报告，从而最终获取影像高精度的外方位元素和初始匹配点云；
SS004、点云加密：结合SS002中无人机影像的高航向重叠度，通过高精度密集匹配算法且结合SS003步骤中获取的取影像高精度的外方位元素和初始匹配点云，以得出海量像素级匹配点，并生成地形地貌密集点云，从而最终生产出数字表面模型；
SS005、数字表面模型与正射影像制作：利用Pix4D Mapper软件的DSM与 DOM生产模块制作遥感正射影像的数字表面模型，数字表面模型生成以后，以数字微分纠正方法生成数字正射影像，且在数字正射影像制作完成后通过Pix4D Mapper软件对影像进行自动正射纠正，并自动寻找最佳镶嵌线，拼接为一幅正射影像，同时，对于拼接效果不理想的区域，采用人工调整镶嵌线，使镶嵌线位于道路等投影变形小的区域，改善正射影像效果；
SS006、影像匀色处理与拼接：对影像进行色彩、亮度和对比度的调整和匀色处理，同时对待研究区域分块，以进行正射影像制作；
SS007、坐标转换及影像的分幅编号：生成正射影像成果后，通过坐标转换系统，转换该研究区域的正射影像成果，坐标转换后以规定形式对正射影像进行分幅标号，并通过正射影像分幅软件对各区块影像成果按1:2000比例尺分幅编号，同时自动生成图幅结合表；
SS008、违建图斑提取：对已完成制作的数字正射影像成果，在ArcGIS软件环境下进行图斑提取，利用ArcGIS读取显示无人机影像，按目标区域边界勾画面状要素，通过Fishnet 工具创建格网，分格网勾画图斑，避免遗漏，勾画时沿在建建筑物边界勾画面状图斑；
SS009、图斑属性表的制作：为提取的疑似违建图斑进行统一编号，并计算图斑面积，剔除面积过小的图斑，并叠加1:500地形图，从图上提取图斑的位置信息，录入属性表；SS010、制作疑似违法建设执法指引图：在ArcGIS软件平台中，将疑似违法建设图斑、大比例尺地形图、无人机正射影像数据分层叠加，并统一排版布局，为每个图斑输出执法指引图，并按统一规则进行命名、整理；
SS011、建立图斑数据库：将疑似违法建筑图斑的属性信息，如图斑编号，面积，地址等信息录入ARCGIS数据库，再导出进行分析，最终可导出疑似违法建筑面积占比图、疑似违法建筑面积增长情况等数据图；
进一步地，所述SS002步骤中高分辨率遥感正射影像数据的光学影像精度为3-10CM。

本技术具有以下有益效果：
本技术利用无人机遥感技术获取待研究区域的正射影像，且对影像进行一系列的处理，从而最终获取高空间分辨率的建筑遥感影像，并通过对比往年的遥感影像，找出违法建设，从而形成一套高效准确的违法建筑监测技术方案，且对比传统的违法建设检测方法具有时效性强、成本低、机动灵活、精度高、快速响应能力强的优点。

当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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技术的一些实施例，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他的附图。

图1为一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法的流程图；
图2为无人机作业地面监控画面示意图；
图3为像控点布设位置示意图；
图4为初始匹配点云示意图；
图5为密集匹配点云示意图；
图6为数字表面模型图；
图7为正射影像镶嵌显人工调整示意图；
图8为待研究区域局部正射影像图；
图9为疑似违建图斑示例图；
图10为疑似违法建设执法指引图；
图11为数字表面模型图；
具体实施方式
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。

请参阅图1-11，本技术为一种用于提取遥感图像中违法建筑信息的数据处理方法，包括以下步骤：
SS001、资料收集及准备：获取待研究区域N年前已制作完成的数字正射影像成果，并预进行无人机航摄系统的准备工作、以进行实时航摄工作；
SS002、无人机航摄：根据已定的监控范围，进一步落实、细化落实无人机航摄具体区域，已定的飞行计划、已定的像控点、已定的的航向重叠度分步骤进行待研究区域的航摄工作，航摄完毕后，现场下载待研究区域的原始航拍影像、无人机航飞记录文件，检查数据完整性，即获取初步的高分辨率遥感正射影像数据，在获取到初步的高分辨率影像数据后应及时对影像数据进行检查，以检查有无模糊、漏拍、影像不清晰等现象存在，进而酌情进行相关区域的补摄与重摄，航摄过程中出现的绝对漏洞、相对漏洞及其它严重缺陷进行及时补摄，对于影像内业加密选点的相对漏洞及局部缺陷如云、云影、斑痕等，选择在漏洞处补摄，补摄航线的长度设定为超过漏洞外一条基线最终即获取待研究区域的完整高分辨率遥感正射影像，摄像时可采用UX5和eBee无人机进行航摄；SS003、图像预处理：将SS002步骤中的像控点坐标导入Pix4D Mapper无人机数据处理软件中，并以人工交互方式在影像中定位像控点，在Pix4D Mapper 软件中选择标准平面坐标系统，选择114°的投影带进行图像数据的高斯投影3 度分带，且使用Pix4D Mapper中的自动空三处理模块，自动识别特征点，对特征点和控制点进行加密解算，获取高精度的三维坐标，并输出空三处理的精度质量报告，该精度质量报告依次显示出该区域的平差精度、相机检校参数、二维特征点与三维加密点的数量及分布情况等内容，从而最终获取影像高精度的外方位元素和初始匹配点云；
SS004、点云加密：结合SS002中无人机影像的高航向重叠度，通过高精度密集匹配算法且结合SS003步骤中获取的取影像高精度的外方位元素和初始匹配点云，以得出海量像素级匹配点，并生成地形地貌密集点云，从而最终生产出数字表面模型；
SS005、数字表面模型与正射影像制作：利用Pix4D Mapper软件的DSM与 DOM生产模块制作遥感正射影像的数字表面模型，数字表面模型生成以后，以数字微分纠正方法生成数字正射影像，且在数字正射影像制作完成后通过Pix4D Mapper软件对影像进行自动正射纠正，并自动寻找最佳镶嵌线，拼接为一幅正射影像，同时，对于拼接效果不理想的区域，采用人工调整镶嵌线，避开高层建筑，使镶嵌线位于道路等投影变形小的区域，改善正射影像效果，该步骤对于影像的分幅是相当重要，所以在编辑镶嵌线时应遵循以下原则：
尽量沿着线状地物如田埂、路边线、水涯线等，这样即使有明显的分界线在后期采用影像处理软件轻松地处理好；
选择镶嵌线时要尽可能绕过山地和房子，沿道路而走，需避让高大建筑物，并减少高大建筑物对其它地物遮挡，保存更多地面信息，否则在像对或航线之间进行DOM拼接时会发生房屋对倒或相互挤压的现象；
尽可能避开重要地物比如电塔，以确保重要地物的完整性；
镶嵌线尽量走直线，避免选取小角度折线，取近似直线的平滑曲线效果最佳；
尽量绕过片状的水，保存其色彩的均匀；
在山区走镶嵌线时尽量避免色彩分界较明显的地方，保存色彩均匀不突兀；
在房子比较集中的地方，要能绕过就尽量绕过，绕不过去的就尽量沿街道走，保存房屋的完整性；
SS006、影像匀色处理与拼接：对影像进行色彩、亮度和对比度的调整和匀色处理，同时对待研究区域分块，以进行正射影像制作，匀色处理应缩小影像间的色调差异，使色调均匀、反差适中、层次分明，保持地物色彩不失真，使其不会出现匀色处理痕迹，对影像脏点、模糊、错位、扭曲、变形、拉花、脏点、划痕等问题及现象，及时查找原因并进行处理和反思优化，对于范围较大的区域，受无人机数据处理软件性能影响，不能一次性整体处理，则分块进行正射影像制，分块制作正射影像时，会确保相邻区块之间有一定重叠，这样便于进行影像拼接，像拼接一般可采用ArcGIS或ERDAS中的镶嵌工具，对于边界较复杂的区块，采用PhotoMod软件的镶嵌模块进行处理，经过镶嵌线编辑，重新输出整体区域的正射影像；
SS007、坐标转换及影像的分幅编号：生成正射影像成果后，由于航摄处理软件不能直接输出待研究区域的坐标成果，因而需通过坐标转换系统，转换该研究区域的正射影像成果，坐标转换后以规定形式对正射影像进行分幅标号，并通过正射影像分幅软件对各区块影像成果按1:2000比例尺分幅编号，同时自动生成图幅结合表；
SS008、违建图斑提取：对已完成制作的数字正射影像成果，在ArcGIS软件环境下进行图斑提取，利用ArcGIS读取显示无人机影像，按目标区域边界勾画面状要素，通过Fishnet 工具创建格网，分格网勾画图斑，避免遗漏，勾画时沿在建建筑物边界勾画面状图斑，由于在SS001步骤中已收集到N年前已制作完成的数字正射影像成果，因而提取疑似违法建设图斑的规则如下：
N年前影像无建筑，本期影像出现建筑；
N年前影像建筑无在建特征，本期影像出现在建特征；
N年前影像建筑有在建特征但没有提取，本期影像仍有在建特征；
对于部分区域没有N年前无人机影像图参考的情况下，图斑提取的具体规则如下：
以在建建筑物为提取目标；
最小图斑面积为50平方米；
建筑周围有脚手架、建筑未封顶等明显在建痕迹的建筑物判断为疑似违建图斑；
大型在建楼盘也作为疑似违建图斑提取，其他要求根据需求灵活调整；
SS009、图斑属性表的制作：为提取的疑似违建图斑进行统一编号，并计算图斑面积，剔除面积过小的图斑，并叠加1:500地形图，从图上提取图斑的位置信息，录入属性表；SS010、制作疑似违法建设执法指引图：在ArcGIS软件平台中，将疑似违法建设图斑、大比例尺地形图、无人机正射影像数据分层叠加，并统一排版布局，为每个图斑输出执法指引图，并按统一规则进行命名、整理，除少数密集图斑合并出图外，其他图斑与执法指引图一一对应；
SS011、建立图斑数据库：将疑似违法建筑图斑的属性信息，如图斑编号，面积，地址等信息录入ARCGIS数据库，再导出进行分析，最终可导出疑似违法建筑面积占比图、疑似违法建筑面积增长情况等数据图；
其中，SS002步骤中高分辨率遥感正射影像数据的光学影像精度为3-10CM。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本技术优选实施例只是用于帮助阐述本技术。

优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该技术仅为所述的具体实施方式。

显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。

本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本技术的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本技术。

本技术仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。