[发明专利]一种稻田3D彩绘的作画方法

权利要求书

1.一种稻田3D彩绘的作画方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、彩绘图制作及矢量化

根据种植稻田的地形确定彩绘图的长宽比，再对彩绘图图案进行绘画设计，设计时需根据水稻的不同颜色对图案中的区域进行划分，设计完成后，利用Arcgis中的Arc Scan工具条，对彩绘图进行图形矢量化；

S2、数字高程模型建立

利用测绘技术，即使用无人机航空摄影测量技术，获取种植稻田与观景台的航摄照片，再利用航测软件inpho，提取建立高精度的数字表面模型，结合GNSS测绘技术获取的高程，建立种植稻田包括观景台的数字高程模型；

S3、彩绘图坐标定义

以矢量化后的所述彩绘图中的某一点O作为原点，定义整个彩绘图的像平面坐标系，确定图案中所有的点相对于所述像平面坐标系的像平面坐标；

S4、种植稻田坐标定位

利用透视投影变换，根据观景台的高度，将所述像平面坐标投影至S2中的数字高程模型内，并形成新的物点投影坐标，利用测绘技术，将所述物点投影坐标放样至种植稻田内，形成田间种植坐标；

利用透视投影变换中的中心投影变换方式，以观景台上任一观赏点作为投影中心点S，根据已知的投影中心坐标、像平面坐标、种植稻田的数字高程数据以及相机的内外方位元素，通过共线条件方程，将S3中像平面坐标换算成S2中数字高程模型内的物点投影坐标，以下对如何求出物点投影坐标作进一步解释说明：

测量学中有像平面坐标系O-xy、像空间坐标系S-xyz、像空间辅助坐标系S-XYZ、地面辅助坐标系A-XYZ，投影中心为S点，S点位于O点的正上方，O-xy中存在任一像点a(x，y)，a点在S-xyz中的坐标为(x，y，-f)，其中f为相机的等效焦距，即点S距离彩绘画平面的垂直距离，亦即观赏点距离彩绘画平面的垂直距离，点a经点S投影至数字高程模型中的物点投影坐标为点A(X，Y，Z)，点A可根据共线条件方程得出，共线条件方程如下：

其中，a₁＝cosφcosκ-sinφsinωsinκ、a₂＝-cosφsinκ-sinφsinωcosκ、a₃＝-sinφcosω、b₁＝cosωsinκ、b₂＝cosωcosκ、b₃＝-sinω、c₁＝sinφcosκ+cosφsinωsinκ、c₂＝-sinφsinκ+cosφsinωcosκ、c₃＝cosφcosω，φ、ω、κ为已知的航摄像片外方位元素中的角元素,X_S、Y_S、Z_S为已知的航摄像片外方位元素中的线元素；

S5、稻田制作

根据所述田间种植坐标之间所形成的田间种植区域，以及所述彩绘图的图案，种植对应颜色的水稻。

2.根据权利要求1所述的一种稻田3D彩绘的作画方法，其特征在于：所述S4中的放样精度范围为±10cm。

3.根据权利要求2中所述的一种稻田3D彩绘的作画方法，其特征在于：所述S4中的放样精度范围为±6cm。

4.根据权利要求3中所述的一种稻田3D彩绘的作画方法，其特征在于：所述S5中采用插秧种植的方式种植水稻，水稻之间的株距为10cm～20cm。

5.根据权利要求4所述的一种稻田3D彩绘的作画方法，其特征在于：所述S5中在进行插秧种植前，在种植稻田内先选取关键田间种植坐标，利用插杆拉线的方式将所述关键田间种植坐标相连，以形成田间种植区域的图案轮廓。

6.根据权利要求5所述的一种稻田3D彩绘的作画方法，其特征在于：所述S5中在进行插秧种植时，先将水稻秧苗沿着所述田间图案轮廓的两侧进行种植。

7.根据权利要求6所述的一种稻田3D彩绘的作画方法，其特征在于：所述S1和S2之间增设有步骤水稻用种量预算：根据观景台的高度，利用Arcgis软件中的投影变换功能，计算出不同颜色区域的水稻种植面积以及水稻的用种量。