CN104931976A - 一种便携型的地理信息现场实时测绘方法 - Google Patents

一种便携型的地理信息现场实时测绘方法 Download PDF

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金平伟
刘超群
扶卿华
尹斌
何颖清
李万能
杨留柱
王行汉
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Abstract

本发明公开了一种便携型的地理信息现场实时测绘方法，包括步骤：(1)将激光测距仪和GPS模块置于基本相同的位置；(2)用激光测距仪对准某个目标点打点，通过GPS模块获取当前设备所在的经纬度和高程，通过激光测距仪获取当前设备到目标点之间的斜距、俯仰角、方位角；(3)根据上述信息计算得到目标点在三维空间中的坐标；将该坐标作为一个地理要素的新增节点，插入到正在绘制的地理要素中，并实时显示在显示屏上；(4)建立当前节点与之前节点的关系，实现现场测图；(5)重复步骤(2)—(4)，直到完成整个地理要素的现场绘制。本发明具有效率高、成本低、可以现场完成测绘的优点。

Description

一种便携型的地理信息现场实时测绘方法
技术领域
本发明涉及地理信息系统研究领域，特别涉及一种便携型的地理信息现场实时测绘方法。
背景技术
目前在地理信息系统的测绘领域中，多是采用GPS设备进行关键节点的采集，这种方法测绘精度高，但是效率低，且操作人员在进行测绘时，要将GPS设备放置到每一个需要测量的点，对于一些拐点比较多的地形，则操作比较繁琐。
另外，现在已有将手持GPS与激光测距仪连接进行偏心测量的技术，但是在这些应用中，均是将偏心测量得到的点作为一个孤立的采集点，待所有要测量的节点均采集完成后，形成一批坐标点数据，然后再通过相关软件，进行后期绘图。采集过程不够直观。对于水土保持监测等对精度要求可以降低但是对效率要求较高的应用场合，其适用性受到制约。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种便携型的地理信息现场实时测绘方法，该测量方法具有效率高、成本低、可以现场完成测绘的优点。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种便携型的地理信息现场实时测绘方法，包括步骤：
(1)将激光测距仪和GPS模块置于基本相同的位置，将当前位置确定为初始位置，得到初始坐标；手持端设备中设有一显示屏，得到的坐标点实时显示在该显示屏上；
(2)用激光测距仪对准地形上的某个目标点打点，通过GPS模块获取当前设备所在的经纬度和高程，通过激光测距仪获取当前设备到目标点之间的斜距、俯仰角、方位角；将上述信息发送到手持端设备；
(3)在手持端设备，根据上述信息计算得到该目标点在三维空间中的坐标；将该坐标作为一个地理要素的新增节点，插入到正在绘制的地理要素中，并实时显示在所述显示屏上；
(4)建立当前节点与之前节点的关系，实现现场测图；
(5)重复步骤(2)—(4)，直到完成整个地理要素的现场绘制。
优选的，所述步骤(4)中，建立当前节点与之前节点的关系，分为如下三种情况：
若当前节点只是一个中间节点，则将当前节点直接与上一个节点连线；
若当前节点是某面状要素的最后一个节点，则将当前节点与上一个节点连线的同时，还与之前已经测得的该面状要素的初始节点相连；
若当前节点是一个面状要素或一条线的初始节点，则将当前节点作为一个孤立点，不与其他节点连接。
作为一种优选，所述步骤(5)中，对目标点进行采集过程中，当需要采集激光测距仪无法到达的目标点时，对激光测距仪和GPS模块进行相应移动，移动方式采用浮动定位模式，即：在一个位置采集目标点后，激光测距仪和GPS模块同时移动到下一个位置继续采集其他目标点，每次测量时，GPS模块都会同步上传当前设备所在的经纬度和高程，目标点在三维空间中的坐标通过上述数据计算得到。这样，现场测绘人员可以随意移动至信号良好的区域开展测绘作业，直至完成要素的绘制。
作为另一种优选，所述步骤(5)中，在站在同一位置能够采集完一个地物所有节点的情况下，采用固定点测量模式，即：在一个位置采集第一个目标点后，保存该位置的GPS位置，在同一位置通过激光测距仪对其他目标点进行测量时，所有目标点的参考位置均为采集第一个目标点的同时保存到的GPS位置。由于使用精度不高的GPS设备时，会产生跳动误差，也就是说，即使设备在同一个位置，其读数也在不断变化，从而带来误差。本发明通过固定点测量模式，测量其他的目标点时GPS模块不再上传当前设备所在的经纬度和高程，统一到同一位置处，可规避这种误差。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
与现有技术相比，本发明虽然精度受到GPS、激光测距仪及两者组合的影响而有所降低，但是只需要站在一个位置便可以采集到视线范围内的多个节点，并即时绘制成图，与要到达每一个节点的传统采集方式相比，其效率大幅度增加，满足了像水土保持监测这一类对精度的要求可以降低但是对效率的要求较高的业务需求。
附图说明
图1是实施例1的硬件组成关系示意图。
图2是实施例1的技术方案流程示意图。
图3是实施例1中空间位置解算的原理图。
图4是实施例1采用浮动定位模式的流程示意图。
图5是实施例2采用固定点测量模式的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例一种便携型的地理信息现场实时测绘方法基于这样一个系统，包括GPS模块、激光测距仪和手持端设备，一种比较典型的组合是选择一台带有智能操作系统和蓝牙模块的GPS设备(如装载Windows Mobile系统的PDA型GPS设备或装载Android系统的平板型GPS设备)，使其兼具GPS模块和手持端平台的功能。GPS模块是用于采集当前位置的经纬度和高程。再选择一台带有蓝牙功能的激光测距仪，该激光测距仪用于采集当前位置到目标点位置的斜距、俯仰角、方位角。激光测距仪通过蓝牙与GPS设备建立连接并传输数据，以方便设备的使用。
参见图2、4，基于上述系统，对本实施例不规则堆积体体积测量方法的具体过程说明如下。
实现实时测绘功能的软件模块集成在手持端设备上，在进行具体的采集时，根据当前要使用的激光测距仪的不同，进行相应的设置。例如目前不同的激光测距仪返回的数据的解析方式不同，可对接收的数据解析方式进行相应设置。
设置成功后，检测是否连接成功，连接成功后，选择测量模式。本实施例采用浮动定位模式，具体流程参见图4。
(1)当采用激光测距仪为要素添加节点时，将激光测距仪和GPS模块置于基本相同的位置。如果当前位置为第一个节点，则确定该位置为初始位置，得到初始坐标；手持端设备中设有一显示屏，得到的坐标点实时显示在该显示屏上。
(2)使用激光测距仪瞄准需要绘制的地物的边界，按下激光测距仪的发射按钮，对边界上的目标点打点。激光测距仪通过蓝牙传输，将测量得到的设备到目标点之间的斜距OP、俯仰角θ、方位角ф参数通过字符串格式发送给手持端，实时绘图模块在接收到字符串后，通过解析，提取出斜距OP、俯仰角θ、方位角ф三个参数。与此同时，实时绘图模块访问GPS模块，获得当前设备所在位置的经纬度(x1，y1)和高程数据h0。
(3)在手持端设备，实时绘图模块利用当前地图的投影坐标系统，将经纬度转换为投影坐标，从而得到设备当前位置的坐标(x0，y0，z0)，以该坐标为原点，利用激光测距仪的斜距OP、俯仰角θ、方位角ф三个参数，计算出目标点的位置坐标(xp，yp，zp)，原理参见图3。对于Laser Craft Contour XLRic设备而言，俯仰角θ以水平方向为90°，向下减小，向上增加，量程只在±40°范围内。方位角ф以正北为基准，取顺时针旋转的角度值。
(4)以目标点的坐标(xp，yp，zp)值封装一个节点，作为当前绘制要素中的新增节点，插入到正在绘制的要素中，并在显示屏上的地图界面中显示出节点增加的效果。
(5)根据需要，继续增加节点，当视线无法到达或超出激光测距仪测量范围时，移动自身位置，另取合适的位置继续打点，实时绘图模块每次接收到激光测距仪传回的数据时，都会同步获取当前位置的GPS坐标，因此人员可以随意移动至信号良好的区域开展测绘作业，直至完成要素的绘制后，保存，形成一个完整的要素的空间信息，可以在地理信息平台上使用其空间信息和添加相应属性信息，完成要素的现场快速采集，流程如图4所示。
在进行绘制时，现场测绘人员可以建立当前节点与之前节点的关系，例如当前节点只是一个中间节点，那么就直接与上一个节点连线。如果当前节点是面状要素的最后一个节点，那么在与上一个节点连线的同时，还与之前已经测得的这个面状要素的初始节点相连，从而形成一个面。如果当前节点是一个面状要素或一条线的初始点，那么就作为一个孤立点，不与其他节点连接。
实施例2
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：
本实施例与实施例1的区别是在采集某一系列的节点时，所有目标点的参考位置都是采集第一个点时的GPS位置，也就是说，不再在每次激光测距仪返回参数信息的同时获取当前GPS位置，而是使用采集第一个节点时保存的那个参考GPS位置，处理流程参见图5。
设计这种模式的原因是为了克服GPS的跳动误差，即：即使设备在同一个位置，当使用精度不高的GPS设备时，其读数也在不断变化，从而带来误差。在某些时候，不需要移动激光测距仪就可以采集到地物完整的边界节点，此时，为了规避这种误差，设计了这种固定点测量模式。当然，该模式只有站在同一位置可以采集完一个地物所有节点的情况下，才具有适用性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种便携型的地理信息现场实时测绘方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将激光测距仪和GPS模块置于基本相同的位置，将当前位置确定为初始位置，得到初始坐标；手持端设备中设有一显示屏，得到的坐标点实时显示在该显示屏上；
(2)用激光测距仪对准地形上的某个目标点打点，通过GPS模块获取当前设备所在的经纬度和高程，通过激光测距仪获取当前设备到目标点之间的斜距、俯仰角、方位角；将上述信息发送到手持端设备；
(3)在手持端设备，根据上述信息计算得到该目标点在三维空间中的坐标；将该坐标作为一个地理要素的新增节点，插入到正在绘制的地理要素中，并实时显示在所述显示屏上；
(4)建立当前节点与之前节点的关系，实现现场测图；
(5)重复步骤(2)—(4)，直到完成整个地理要素的现场绘制。
2.根据权利要求1所述的地理信息现场实时测绘方法，其特征在于，所述步骤(4)中，建立当前节点与之前节点的关系，分为如下三种情况：
若当前节点只是一个中间节点，则将当前节点直接与上一个节点连线；
若当前节点是某面状要素的最后一个节点，则将当前节点与上一个节点连线的同时，还与之前已经测得的该面状要素的初始节点相连；
若当前节点是一个面状要素或一条线的初始节点，则将当前节点作为一个孤立点，不与其他节点连接。
3.根据权利要求1所述的地理信息现场实时测绘方法，其特征在于，所述步骤(5)中，对目标点进行采集过程中，当需要采集激光测距仪无法到达的目标点时，对激光测距仪和GPS模块进行相应移动，移动方式采用浮动定位模式，即：在一个位置采集目标点后，激光测距仪和GPS模块同时移动到下一个位置继续采集其他目标点，每次测量时，GPS模块都会同步上传当前设备所在的经纬度和高程，目标点在三维空间中的坐标通过上述数据计算得到。
4.根据权利要求1所述的地理信息现场实时测绘方法，其特征在于，所述步骤(5)中，在站在同一位置能够采集完一个地物所有节点的情况下，采用固定点测量模式，即：在一个位置采集第一个目标点后，保存该位置的GPS位置，在同一位置通过激光测距仪对其他目标点进行测量时，所有目标点的参考位置均为采集第一个目标点的同时保存到的GPS位置。
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