山区农田高精度数字高程模型的建立方法研究

发布时间：2020-07-18 07:40

【摘要】：数字高程模型(DEM)是一组使用有序数值阵列形式表示地面高程的实体模型,是对地面形态的数字化形式表达。由于精细农业的普及,农田平整土地前进行土方量计算时,需要数字地形图DEM。且高精度DEM可以为自动驾驶系统提供先验地图以提高自动驾驶精度。目前对于制作高精度DEM,一般都采用水准仪,全站仪,激光测高仪等专业仪器或结合各类空间插值方法进行制作。但由于大型农场的大量普及,且规模较大。对于现代化农场来说,所需劳力不多,却拥有土地可达上百亩。目前,大部分农场都已为农用拖拉机加装了经由GPS导航的自动驾驶系统。因此,在本研究中,为提高效率,节省经济成本和学习成本,结合目前农场现有设备,提出一种仅利用农机自动导航驾驶系统配合RTK-GPS技术,收集GPS点云数据并配合使用合适空间插值方法对数据进行处理,以生成山区丘陵地带田地高精度DEM的新建立方法,并对该方法进行详细总结研究,以确定其实用性。本论文的研究方法与结论如下:(1)利用农场现有设备,使用RTK-GPS技术,为自动导航农用拖拉机挂载高精度GPS接收机和惯性测量单元(IMU)作为测量工具在田地内进行耕作,耕作时记录下GPS数据和IMU数据,并同步保存。将记录得到的GPS、IMU数据进行筛选处理。保留的高精度GPS数据投影至地面,生成地面点云数据,作为内插的原始采样点(Ps)。(2)对所有采样点(Ps)点云数据的空缺部位利用dynamic、Cubic、Triangle Lineal、Natural、Nearlist空间插值方法进行内插处理,生成网格插值数据(Pi),使Pi作为生成DEM的原始数据。(3)提出了一种Dynamic插值方法,该插值方法具有搜索范围广和高度灵活性特点,且利用该方法生成的 DEM 不仅能在 DSP(double side pre-known)区域和 SSP(single side pre-know)区域满足精度要求,在NP(none pre-known)区域通过重复采集数据也可生成满足精度要求。结论显示:仅利用农机自动导航驾驶系统配合RTK-GPS技术,收集GPS点云数据并配合使用合适空间插值方法对数据进行处理,以生成山区丘陵地带田地高精度DEM的建立方法。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S220
【图文】：

位置,地形误差,学习成本,驾驶系统

以为农业应用提供准确的数字基础。逡逑图１实验用地逡逑图１是本次研宄中所选用的实验用地，其位置在东经１４４°邋０’５７．５４”，北纬４３°邋３８’１５．２０”逡逑附近。此田地面积共计２２５００平方米，其长宽均为１５０ｍ，地处山区丘陵，田地起伏较为严重。逡逑此次研宄的主要目的即是为图１中的田地作为实验地块，对现有制作高精度的ＤＥＭ的方逡逑法进行分析总结，一般来说，要制作到达厘米级别的ＤＥＭ，需要比较专业得到仪器和专业知识，逡逑但与以往不同，为提高效率，节省经济成本和学习成本，本次研宄仅利用农户手中的农机自动逡逑导航驾驶系统结合ＲＴＫ－ＧＰＳ技术制作出该田地的ＤＥＭ，且需保证其地形误差在正负３ｃｍ范围逡逑内浮动。逡逑－１邋－逡逑

轮式拖拉机,作业平台,接收天线,基站

１逦■邋ｒ：邋．邋＞邋：ａ逡逑ａｎｌｉ、：：ｉ：逡逑图２－１邋ＧＰＳ卫星基站逡逑图２－１是本次实验所用到的固定ＧＰＳ卫星基站（ＧＲ２１００，邋Ｔｏｐｃｏｎ，邋ＵＳＡ），卫星基站包括四个逡逑组成部分：差分信号发射天线，差分信号发射电台，卫星信号接收天线，卫星信号接收电台。逡逑．—＾Ｔ￣ｌ邋逦逡逑￥邋，逦}邋ａ逡逑－逡逑图２－２邋．移动实验平台逡逑如图２－２所示，ＲＴＫ－ＧＰＳ接收天线被安装在轮式拖拉机的作业平台上，用以记录移动作逡逑－６－逡逑

基站,卫星,卫星信号,差分信号

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【参考文献】