CN105989627A - 一种室内外联动的野外踏勘方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种室内外联动的野外踏勘系统及其方法，包括步骤：S1、加载地理信息数据库，该地理信息数据库包括高程数据、高清影像数据、地理要素信息；S2、将高程数据与高清影像数据相结合，进行三维地形建模，生成金字塔数据模型；S3、根据金字塔数据模型中的高程数据生成地形网，通过高清影像数据、地理要素信息对地形网进行纹理渲染，构建逼真的三维地形场景；S4、在构建的三维地形场景中模拟飞行踏勘，并生成踏勘报告；S5、根据该踏勘报告进行野外踏勘，采集野外踏勘数据，将其更新到地理信息数据库中，并重复步骤S1至S3。本发明通过野外踏勘数据实时更新三维地形场景，在一定程度上减少了野外踏勘的次数。

Description

一种室内外联动的野外踏勘方法及其系统

技术领域

本发明涉及石油地震勘探领域，尤其涉及一种室内外联动的野外踏勘方法及其系统。

背景技术

地震勘探在野外生产施工以前，需要进行野外踏勘，了解勘探工区的基本概况:地形地貌、人文情况，厂矿、村庄、铁路、桥梁、高压线、鱼塘、河流等等，以及近地表的岩性出露等，根据踏勘了解的工区情况，进行针对性的观测系统设计及生产施工方案设计。

传统的踏勘以野外实地踏勘为主，从设计到施工需要进行几次的踏勘与实地测量，对于山地等复杂地表的工区踏勘难度很大，浪费大量的人力物力。随着地理信息技术、卫星遥感技术、GPS定位技术的发展，一些地球物理公司陆续推出一些室内勘探软件，来辅助人工踏勘，较少踏勘的次数。但大部分公司只是利用卫片等技术来模拟室内勘探，或利用谷歌地球来协助实现室内踏勘，没有把室内踏勘与野外踏勘有机的结合起来，实现室内室外联动。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种室内外联动的野外踏勘方法及其方法，通过构建逼真的三维地形场景，根据模拟飞行踏勘的结果进行野外踏勘，并将野外踏勘数据更新到地理信息数据库中，用于重新构建三维地形场景，从而实现高精度、高效率、低成本的室内外交互联动，大幅度的提高观测系统设计精度，真正实现室内勘探与观测系统设计、变观。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，包括步骤：

S1、加载地理信息数据库，该地理信息数据库包括高程数据、高清影像数据、地理要素信息；

S2、将该高程数据与高清影像数据相结合，进行三维地形建模，生成金字塔数据模型；

S3、根据该金字塔数据模型中的高程数据生成地形网，通过该高清影像数据、地理要素信息对该地形网进行纹理渲染，构建逼真的三维地形场景；

S4、在构建的该三维地形场景中模拟飞行踏勘，并生成踏勘报告，该踏勘报告中包括飞行路径、飞行视频、矢量地物信息中的至少一项；

S5、根据该踏勘报告进行野外踏勘，采集野外踏勘数据，将该野外踏勘数据更新到该地理信息数据库中，并重复该步骤S1至S3。

根据本发明的一个实施例，该地理信息数据库还包括：坐标信息、矢量地物信息。

根据本发明的一个实施例，该步骤S2具体包括：

将整个地球按照经纬度坐标划分成若干个经纬度网格；

将该高程数据和高清影像数据按照该经纬度网格的大小进行裁剪和重采样；

按照四叉树的方式进行金字塔建模，生成金字塔数据模型；在该金字塔数据模型中金字塔的下一层是上一层每个网格划分成四个网格后的更精细的数据。

根据本发明的一个实施例，该步骤S3通过三维可视化技术实现。

根据本发明的一个实施例，在该步骤S5中利用GPS设备、测量设备采集野外踏勘数据，并将该野外踏勘数据通过网络实时更新到该地理信息数据库中。

根据本发明的一个实施例，在该步骤S5后还包括步骤：利用更新后的该地理信息数据库中的高程数据进行批量避障作业。

根据本发明的另一个方面，提供一种室内外联动的野外踏勘系统，其特征在于，包括：

地理信息数据库，用于存储高程数据、高清影像数据、地理要素信息；

金字塔数据模型生成单元，用于将该高程数据与高清影像数据相结合，进行三维地形建模，生成金字塔数据模型；

三维地形场景创建单元，用于根据该金字塔数据模型中的高程数据生成地形网，通过该高清影像数据、地理要素信息对该地形网进行纹理渲染，构建逼真的三维地形场景；

飞行踏勘模拟单元，用于在构建的该三维地形场景中模拟飞行踏勘，并生成踏勘报告，该踏勘报告中包括飞行路径、飞行视频、矢量地物信息中的至少一项；

数据更新单元，用于将根据该踏勘报告进行野外踏勘时采集到的野外踏勘数据更新到该地理信息数据库中。

根据本发明的一个实施例，该地理信息数据库还用于存储坐标信息、矢量地物信息。

根据本发明的一个实施例，该金字塔数据模型生成单元具体包括：

网格划分模块，用于将整个地球按照经纬度坐标划分成若干个经纬度网格；

裁剪模块，用于将该高程数据和高清影像数据按照该经纬度网格的大小进行裁剪和重采样；

金字塔建模模块，用于按照四叉树的方式进行金字塔建模，生成金字塔数据模型；在该金字塔数据模型中金字塔的下一层是上一层每个网格划分成四个网格后的更精细的数据。

根据本发明的一个实施例，还包括避障单元，用于利用更新后的该地理信息数据库中的高程数据进行批量避障作业。

本发明提供的室内外联动的野外踏勘方法在一定程度上减少了野外踏勘的次数，使理论设计阶段通过室内踏勘就能解决，而在生产设计阶段，通过室内踏勘知道野外踏勘、测量，减少野外踏勘的人力与费用开销；同时，通过野外踏勘数据实时更新三维地形场景，并根据高程信息分析观测系统CDP覆盖次数、通过障碍物的精确坐标信息实施批量的避障优化。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例的室内外联动的野外踏勘方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的三维地形场景的效果示意图。

图3为本发明实施例的模拟飞行踏勘的效果示意图。

图4为本发明实施例的批量避障作业的效果示意图。

图5为本发明实施例的室内外联动的野外踏勘系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，包括步骤：

S1、加载地理信息数据库，该地理信息数据库包括高程数据、高清影像数据、地理要素信息；

S2、将该高程数据与高清影像数据相结合，进行三维地形建模，生成金字塔数据模型；

S3、根据金字塔数据模型中的高程数据生成地形网，通过高清影像数据、地理要素信息对该地形网进行纹理渲染，构建逼真的三维地形场景；

S4、在构建的三维地形场景中模拟飞行踏勘，并生成踏勘报告，该踏勘报告中包括飞行路径、飞行视频、矢量地物信息中的至少一项；

S5、根据该踏勘报告进行野外踏勘，采集野外踏勘数据，将该野外踏勘数据更新到地理信息数据库中，并重复步骤S1至S3。

其中该步骤S2具体包括以下步骤：

将整个地球按照经纬度坐标划分成若干个经纬度网格；

将高程数据和高清影像数据按照该经纬度网格的大小进行裁剪和重采样；

按照四叉树的方式进行金字塔建模，生成金字塔数据模型；在该金字塔数据模型中金字塔的下一层是上一层每个网格划分成四个网格后的更精细的数据即金字塔从上层到下层精度依次增加。

进行金字塔建模的目的是提高三维地形的显示速度，例如，当视野为整个地球时候将加载金字塔的最上层数据，只需加载粗粒度的数据，当视野为中国地图范围时加载中间某层(可以计算加载哪层)对应的数据，当视野为某个细节的街道时候，加载精度更高的底层数据，此时虽然精度高数据量大，但是局部的坐标范围小，通过这样的方式可以大大提高地形的渲染效率。

在本实施例中，该地理信息数据库还包括坐标信息、矢量地物信息等，请同时参照图2，图2为本发明实施例的三维地形场景的效果示意图。在步骤S3中，可以先通过地理信息技术将地理要素信息与坐标信息进行关联，再通过三维可视化技术是将地理要素信息通过三维方式展现，将金字塔数据中的由高程数据形成的高程网构建成地形网，通过高清影像数据对地形进行纹理渲染，形成逼真的三维地形场景。

请参照图3，图3为本发明实施例的模拟飞行踏勘的效果示意图。步骤S4中，在构建的三维地形场景中模拟飞行踏勘时，可以预先设置飞行路径、飞行参数以及踏勘参数，再利用三维飞控技术(主要是指研发地形跟随技术)控制飞机的飞行姿态，调整其飞行的姿态视角，使飞机在飞行过程中不会撞山，不会钻地，能始终跟随地形调整飞机的飞行高度和转弯；当飞行到达飞行路径的终点后，输出踏勘报告，该踏勘报告中记录了飞行路径、视频、矢量地物信息，可以用于指导野外踏勘和观测系统设计。

在步骤S5中，可以利用GPS设备、测量设备采集野外踏勘数据，该野外踏勘数据包括GPS轨迹以及测量设备实地测量的数据；该野外踏勘数据可以通过网络实时更新到该地理信息数据库中，通过实地测量标志点的坐标可以对地理信息数据库中的标志点坐标进行纠正，而重复步骤S1至S3则能更新金字塔数据模型中，并据此重新构建地形网，实现三维地形场景的更新和坐标的校正。

在本实施例中，步骤S5后还包括步骤：利用更新后的该地理信息数据库中的高程数据进行批量避障作业。利用精确的高程数据分析，计算出每个炮点和检波点的高程，观测系统CDP属性、利用矢量的障碍物数据进行观测系统批量的避障，图4即为本发明实施例的批量避障作业的效果示意图。

请参照图5，本发明还提供一种室内外联动的野外踏勘系统，其特征在于，包括：

地理信息数据库10，用于存储高程数据、高清影像数据、地理要素信息，还用于存储坐标信息、矢量地物信息；

金字塔数据模型生成单元20，与地理信息数据库10相连，用于将高程数据与高清影像数据相结合，进行三维地形建模，生成金字塔数据模型；

三维地形场景创建单元30，与金字塔数据模型生成单元20相连，用于根据金字塔数据模型中的高程数据生成地形网，通过高清影像数据、地理要素信息对该地形网进行纹理渲染，构建逼真的三维地形场景；

飞行踏勘模拟单元40，与三维地形场景创建单元30相连，用于在构建的三维地形场景中模拟飞行踏勘，并生成踏勘报告，该踏勘报告中包括飞行路径、飞行视频、矢量地物信息中的至少一项；

数据更新单元50，与飞行踏勘模拟单元40以及地理信息数据库10相连，用于将根据踏勘报告进行野外踏勘时采集到的野外踏勘数据更新到该地理信息数据库10中。

在本实施例中，该金字塔数据模型生成单元20具体包括：网格划分模块21，用于将整个地球按照经纬度坐标划分成若干个经纬度网格；裁剪模块22，用于将该高程数据和高清影像数据按照经纬度网格的大小进行裁剪和重采样；金字塔建模模块23，用于按照四叉树的方式进行金字塔建模，生成金字塔数据模型；在该金字塔数据模型中金字塔的下一层是上一层每个网格划分成四个网格后的更精细的数据。

此外，还包括避障单元60，与该数据更新单元50相连，用于利用更新后的该地理信息数据库中的高程数据进行批量避障作业。

本发明提供的室内外联动的野外踏勘方法及其系统，一方面通过室内模拟飞行踏勘为野外施工和设计提供理论方案，施工人员可以通过踏勘报告和踏勘视频选择适当踏勘的路径，为野外踏勘与测量提供了指导，另一方面通过将野外精确的测量和踏勘的结果实时的传回GIS系统的地理信息数据库中，动态的修正GIS坐标和高程数据，并能根据修正的数据进行更为精确的观测系统设计和障碍物的避障。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，包括步骤：

S1、加载地理信息数据库，所述地理信息数据库包括高程数据、高清影像数据、地理要素信息；

S2、将所述高程数据与高清影像数据相结合，进行三维地形建模，生成金字塔数据模型；

S3、根据所述金字塔数据模型中的高程数据生成地形网，通过所述高清影像数据、地理要素信息对所述地形网进行纹理渲染，构建逼真的三维地形场景；

S4、在构建的所述三维地形场景中模拟飞行踏勘，并生成踏勘报告，所述踏勘报告中包括飞行路径、飞行视频、矢量地物信息中的至少一项；

S5、根据所述踏勘报告进行野外踏勘，采集野外踏勘数据，将所述野外踏勘数据更新到所述地理信息数据库中，并重复所述步骤S1至S3。

2.根据权利要求1所述室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，所述地理信息数据库还包括：坐标信息、矢量地物信息。

3.根据权利要求1所述室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

将整个地球按照经纬度坐标划分成若干个经纬度网格；

将所述高程数据和高清影像数据按照所述经纬度网格的大小进行裁剪和重采样；

按照四叉树的方式进行金字塔建模，生成金字塔数据模型；在所述金字塔数据模型中金字塔的下一层是上一层每个网格划分成四个网格后的更精细的数据。

4.根据权利要求1所述室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，所述步骤S3通过三维可视化技术实现。

5.根据权利要求1所述室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，在所述步骤S5中利用GPS设备、测量设备采集野外踏勘数据，并将所述野外踏勘数据通过网络实时更新到所述地理信息数据库中。

6.根据权利要求1所述室内外联动的野外踏勘方法，其特征在于，在所述步骤S5后还包括步骤：利用更新后的所述地理信息数据库中的高程数据进行批量避障作业。

7.一种室内外联动的野外踏勘系统，其特征在于，包括：

地理信息数据库，用于存储高程数据、高清影像数据、地理要素信息；

金字塔数据模型生成单元，用于将所述高程数据与高清影像数据相结合，进行三维地形建模，生成金字塔数据模型；

三维地形场景创建单元，用于根据所述金字塔数据模型中的高程数据生成地形网，通过所述高清影像数据、地理要素信息对所述地形网进行纹理渲染，构建逼真的三维地形场景；

飞行踏勘模拟单元，用于在构建的所述三维地形场景中模拟飞行踏勘，并生成踏勘报告，所述踏勘报告中包括飞行路径、飞行视频、矢量地物信息中的至少一项；

数据更新单元，用于将根据所述踏勘报告进行野外踏勘时采集到的野外踏勘数据更新到所述地理信息数据库中。

8.根据权利要求6所述室内外联动的野外踏勘系统，其特征在于，所述地理信息数据库还用于存储坐标信息、矢量地物信息。

9.根据权利要求6所述室内外联动的野外踏勘系统，其特征在于，所述金字塔数据模型生成单元具体包括：

网格划分模块，用于将整个地球按照经纬度坐标划分成若干个经纬度网格；

裁剪模块，用于将所述高程数据和高清影像数据按照所述经纬度网格的大小进行裁剪和重采样；

金字塔建模模块，用于按照四叉树的方式进行金字塔建模，生成金字塔数据模型；在所述金字塔数据模型中金字塔的下一层是上一层每个网格划分成四个网格后的更精细的数据。

10.根据权利要求6所述室内外联动的野外踏勘系统，其特征在于，还包括避障单元，用于利用更新后的所述地理信息数据库中的高程数据进行批量避障作业。