There are problems with the co-registration of digital terrain models which were created by drones to obtain useful data for a numerical hydrological or erosional modeling. The different surveys can be produced at different time of a day, in various seasons or even years, making it difficult spatially reference the data. Many co-registration algorithms usually perform the statistical fitting of point clouds or raster models. Such approach violates the hydrological correctness of the final data, it makes artifacts appearing, such as various escarps and visible joints. The search for the contour of “zero error” on the raster of elevations difference is the bases of presented algorithm. This contour is used for the stitching of original elevation models together. As criteria for the quality assessment of the final elevation models are used: 1) the statistical distributions of slope gradient, i.e. parameter that affects the results of modeling the water and sediment flows, slope stability, etc., 2) the constancy of the microcatchments geometric structure. The algorithm was tested on three sites located in plain, low-mountain and mid-mountain zones. In all examples, the high efficiency of the method was shown. At the same time, the technique was constructed for keeping the significant features of terrain morphology in data. The average slope does not deviate by more than 1° in comparison with the original data. The Spearman rank correlation of the slope varies in different cases at 0.9–0.99 (with an average value of 0.96). The coefficients of geometric similarity of microcatchment patterns on the final models in all cases show even larger values (1.09) than on the original data without any correction (0.98) in the areas their overlap.
При создании цифровых моделей высот по данным аэрофотосъемки с БПЛА для их применения в численном моделировании (гидрологическом, эрозионном и др.) возникает проблема корегистрации данных отдельных съемок, которые могут быть произведены в разное время суток, сезоны или даже годы, что затрудняет пространственную привязку данных. Существующие алгоритмы корегистрации обычно осуществляют статистическую подгонку облаков точек или растровых моделей. Такой подход нарушает гидрологическую корректность итоговых данных – возникают артефакты вроде различных уступов и швов. Предлагаемый подход базируется на поиске изолинии “нулевой ошибки” высот, по которой и происходит сшивка отдельных сцен съемки. Поиск этой линии осуществляется как по немодифицированным моделям высот, так и при разделении их на “ведущую” и “ведомые”; последние подвергаются геометрической коррекции. Как критерии качества слияния моделей высот использованы: 1) статистические распределения крутизны (коэффициент ранговой корреляции на ведущей и ведомой моделях), т.е. параметра, влияющего на результаты моделирования стока воды, наносов, устойчивости склонов и т.д., 2) мера постоянства геометрической структуры микроводосборов. Алгоритм апробирован на трех участках, расположенных в равнинных, низкогорных и среднегорных условиях. Во всех примерах показана высокая эффективность методики – по линиям швов полностью отсутствуют артефакты корегистрации. При этом методика построена таким образом, что геометрическая модификация ведомых моделей высот не приводит к существенному искажению их морфологии – средняя крутизна в подавляющем числе случаев не отклоняется более чем на 1° в сравнении с исходными данными, ранговая корреляция крутизны (отвечающая постоянству ее пространственного распределения) меняется в разных случаях в интервале 0.9–0.99 (при среднем значении 0.96), коэффициенты геометрического сходства сеток микроводосборов на объединенных моделях высот показывают во всех случаях даже большие значения (1.09), нежели на исходных данных без какой-либо коррекции (0.98) в областях их взаимного перекрытия.