CN106556843A - 三维地形测绘系统以及测绘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维地形测绘系统以及测绘方法。其中，该系统包括：浮空驻留平台、探测装置以及地面装置，其中，浮空驻留平台位于待测绘的预定地面区域上空的平流层中,探测装置设置在浮空驻留平台上，用于根据地面装置发送的测绘指令信息对预定地面区域进行测绘并将测绘数据返回地面装置；地面装置对返回的测绘数据进行处理后得到DEM数据；根据发明实施例的三维地形测绘系统，通过将探测装置设置在浮空驻留平台上对预定地面区域进行测绘，配合地面装置对测绘数据进行解算，从而实现三维DEM数据的高效和精确测绘，解决了现有技术中采用遥控飞机进行三维DEM数据测绘时测绘精度以及测绘效率较低的问题。

Description

三维地形测绘系统以及测绘方法

技术领域

本发明涉及测绘技术领域，具体而言，涉及一种三维地形测绘系统以及测绘方法。

背景技术

随着科技的高速发展，人类活动对地图精确度、更新率的要求越来越高，小到生活出行、厂房建筑，大到城市规划、军事测绘，高精度的三维数字高程模型(DigitalElevation Model，简称DEM)数据获取成为测绘领域的关注热点。对于三维DEM数据获取工作，地面人工测绘是最原始和有效的方法，其可以获得最精确和最高分辨率的测绘数据，然而地面人工测绘也有其缺点：效率低，耗费大量的人力、时间成本，不适宜于大范围的测绘作业；目前，航空摄影测量是快速获取高分辨、高精度的DEM数据主要途径，然而航空测绘受到航空管制的影响，申请测绘航线比较困难，尤其在重点城市区域，航空测绘更加收到限制，从而使航空测绘难以保证更新速度；

基于此，为了避免航空管制的影响，中国发明专利“一种基于激光测距仪的大地测绘方法”(专利申请号：CN201010548212.5)公开了将激光测绘雷达安装在遥控飞机上从而实现大地测绘的方法。该方法采用遥控飞机作为测绘载体，避免了航空管制对测绘工作的影响。然而其也存在一定的缺陷：(1)遥控飞机飞行稳定性差，从而使测绘精度难以保证；(2)遥控飞机飞行高度低，虽然激光测绘单点的分辨率高，但是其测绘足印小，需要非常长的时间才能实现大范围测绘，测绘效率较低。

针对现有技术中采用遥控飞机进行三维DEM数据测绘时测绘精度以及测绘效率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种三维地形测绘系统以及测绘方法，以解决现有技术中采用遥控飞机进行三维DEM数据测绘时测绘精度以及测绘效率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种三维地形测绘系统，根据本发明的三维地形测绘系统包括：浮空驻留平台，其中，所述浮空驻留平台位于待测绘的预定地面区域上空的平流层中；探测装置，设置在所述浮空驻留平台上，用于根据地面装置发送的测绘指令信息对预定地面区域进行测绘并将测绘数据返回所述地面装置；以及所述地面装置，用于根据预定的测绘任务向所述探测装置发送所述测绘指令信息，并对所述探测装置返回的所述测绘数据进行处理，得到所述预定地面区域的三维数字高程模型DEM数据。

可选地，所述探测装置包括：探测角度调整装置，与激光雷达探测器连接，用于根据控制器解算的探测时间信息和探测角度信息控制激光雷达探测器指向所述预定地面区域的起始探测点并按预定轨迹指向所述预定地面区域的所有目标探测点；所述激光雷达探测器，用于根据所述控制器解算的探测时间信息向所述预定地面区域的所有所述目标探测点发送第一激光探测信号，并接收所述目标探测点反射回来的第二激光探测信号；所述控制器，分别与所述探测角度调整装置和所述激光雷达探测器连接，用于根据所述测绘指令信息解算所述探测时间信息和所述探测角度信息以及将所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号形成所述测绘数据返回所述地面装置。

可选地，所述激光雷达探测器包括：激光发生单元，用于产生所述第一激光探测信号；激光发射头，与所述激光发生单元连接，用于向所述预定地面区域的所述目标探测点发送所述第一激光探测信号；反射式望远镜，用于接收所述预定地面区域的所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号。

可选地，所述探测角度调整装置包括：俯仰角度调节单元，用于调节所述激光雷达探测器的俯仰角度；水平角度调节单元，用于调节所述激光雷达探测器的水平角度。

可选地，所述控制器包括：计算单元，用于根据所述测绘指令信息解算所述探测时间信息和所述探测角度信息；信息添加单元，用于将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号；以及编码单元，用于对加入所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标后的所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号进行编码，得到所述测绘数据。

可选地，所述探测装置还包括：全球定位系统GPS设备，与所述控制器连接，用于采集所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标以及更新所述控制器的基准时间。

可选地，所述探测装置还包括：风速测量装置，与所述控制器连接，用于采集所述激光雷达探测器所处位置的风速信息，其中，所述编码单元还用于根据所述风速信息对所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标进行修正。

可选地，所述探测装置还包括：信号处理器，与所述激光雷达探测器连接，用于对所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号进行处理。

可选地，所述探测装置还包括：通信天线，与所述控制器连接，所述控制器通过所述通信天线接收所述测绘指令信息，并通过所述通信天线将所述测绘数据返回所述地面装置。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种采用上述三维地形测绘系统进行三维地形测绘的方法。根据本发明的三维地形测绘的方法包括：接收所述三维地形测绘系统的地面装置根据预定的测绘任务发送的测绘指令信息；根据所述测绘指令信息对预定地面区域进行测绘并将所述测绘数据返回所述地面装置进行处理，得到所述预定地面区域的三维DEM数据。

可选地，根据所述测绘指令信息对预定地面区域进行测绘，包括：根据所述测绘指令信息解算探测时间信息和探测角度信息；根据解算的所述探测时间信息和所述探测角度信息控制所述三维地形测绘系统的激光雷达探测器指向所述预定地面区域的起始探测点并按预定轨迹指向所述预定地面区域的所有目标探测点；根据解算的探测时间信息控制所述激光雷达探测器向所有所述目标探测点发送第一激光探测信号，并接收所述目标探测点反射回来的第二激光探测信号；将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号后进行编码形成所述测绘数据返回所述地面装置。

可选地，在将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号之前，还包括：对所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号进行处理。

可选地，对所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号进行处理包括以下至少之一：窄带滤波、光电转换、功率放大。

可选地，将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号，包括：采集所述激光雷达探测器所处位置的风速信息，以及根据所述风速信息对所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标进行修正。

可选地，将所述测绘数据发送至所述地面装置之后，还包括：由所述地面装置解算所述向目标探测点发送的所述第一激光探测信号的发送时间和对应的所述第二激光探测信号的接收时间的时间差；根据所述时间差解算得到所述激光雷达探测器与所述目标探测点之间的距离；根据所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器与所述目标探测点之间的距离解算得到所述目标探测点的三维位置坐标；根据所述探测时间信息将所述预定地面区域的所有目标探测点的三维位置坐标进行汇总得到所述预定地面区域的三维DEM数据。

根据发明实施例的三维地形测绘系统以及测绘方法，采用浮空驻留平台的稳定性和定点驻留的特性，通过将激光雷达探测装置设置在浮空驻留平台上对预定地面区域进行测绘，同时配合地面装置对测绘数据进行解算得到预定地面区域的三维DEM数据，从而实现三维DEM数据的高效和精确测绘，解决了现有技术中采用遥控飞机进行三维DEM数据测绘时测绘精度以及测绘效率较低的问题，进而达到了对三维DEM数据进行大范围、持续、快速、高精度测绘的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘系统结构示意图；

图2是根据本发明实施例可选的另一种三维地形测绘系统结构示意图；

图3是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘系统结构框图；

图4是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘的方法流程图；

图5是根据本发明实施例可选的另一种三维地形测绘方法的流程图；

图6是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘数据处理流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1：

本发明实施例提供了一种三维地形测绘系统。

图1是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘系统结构示意图。如图1所示，该系统包括:浮空驻留平台1、探测装置2以及地面装置3，其中，浮空驻留平台1位于待测绘的预定地面区域上空的平流层中，平流层的垂直方向大气运动几乎为零，高度稳定，从而使三维地形测绘数据更加准确；探测装置2设置在浮空驻留平台1上，用于根据地面装置3发送的测绘指令信息对预定地面区域进行测绘并将测绘数据返回地面装置3；地面装置3用于根据预定的测绘任务向探测装置2发送测绘指令信息，并对探测装置2返回的测绘数据进行处理，得到预定地面区域的三维数字高程模型DEM数据。

根据发明实施例的三维地形测绘系统，采用浮空驻留平台的稳定性和定点驻留的特性，通过将探测装置设置在浮空驻留平台上对预定地面区域进行测绘，同时配合地面装置对测绘数据进行解算得到预定地面区域的三维DEM数据，从而实现三维DEM数据的高效和精确测绘，解决了现有技术中采用遥控飞机进行三维DEM数据测绘时测绘精度以及测绘效率较低的问题，进而达到了对地图数据进行快速更新的技术效果。

图2是根据本发明实施例可选的另一种三维地形测绘系统结构示意图。

图3是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘系统结构框图。

如图2和图3所示，探测装置2包括：探测角度调整装置21、激光雷达探测器22以及控制器23，探测角度调整装置21与激光雷达探测器22连接，用于根据控制器23解算的探测时间信息和探测角度信息控制激光雷达探测器22指向预定地面区域的起始探测点并按预定轨迹指向预定地面区域的所有目标探测点；具体地，探测角度调整装置21包括：俯仰角度调节单元2102和水平角度调节单元2104，俯仰角度调节单元2102用于调节激光雷达探测器22的俯仰角度，水平角度调节单元2104用于调节激光雷达探测器22的水平角度。可选地，俯仰角度以水平面为基准可在-60°至+60°范围内调整，水平可在360°范围内自由转动，通过探测角度调整装置21的调节，激光雷达探测器22可覆盖地面范围为3000平方公里以上。

激光雷达探测器22用于根据控制器23解算的探测时间信息向从预定地面区域的所有目标探测点发送第一激光探测信号，并接收目标探测点反射回来的第二激光探测信号；具体地，激光雷达探测器22包括：激光发生单元2202、激光发射头2204、反射式望远镜2206，激光发生单元2202用于产生第一激光探测信号，可选地，激光发生单元2202采用Nd:YAG固体激光器，发射的第一激光探测信号波长为1064nm，发射能量均小于50mJ，重复频率不低于1000Hz。激光发射头2204和反射式望远镜2206安装在探测角度调整装置21上跟随探测角度调整装置21进行移动，激光发射头2204通过光纤与激光发生单元2202连接，用于直接向目标探测点发送第一激光探测信号；激光发射头2204安装在反射式望远镜2206的中心部位，反射式望远镜2206与激光发射头2204以相同的方向指向地面，用于接收预定地面区域的目标探测点反射回来的第二激光探测信号。

控制器23，分别与探测角度调整装置21和激光雷达探测器22连接，用于根据测绘指令信息解算探测时间信息和探测角度信息以及将第一激光探测信号和第二激光探测信号形成测绘数据返回地面装置3。具体地，如图3所示，控制器23包括：计算单元2302、信息添加单元2304以及编码单元2306，计算单元2302用于根据测绘指令信息解算探测时间信息和探测角度信息，探测时间信息包括探测任务的开始时间以及探测过程中探测各目标探测点的时间信息，探测角度信息为激光雷达探测器22指向预定地面区域的起始探测点的初始角度。信息添加单元2304用于将探测时间信息、探测角度信息以及激光雷达探测器22的三维位置坐标加入第一激光探测信号和第二激光探测信号；编码单元2306用于对加入探测时间信息、探测角度信息以及激光雷达探测器22的三维位置坐标后的第一激光探测信号和第二激光探测信号进行编码，得到测绘数据。

如图2和图3所示，探测装置2还包括：全球定位系统GPS设备24、信号处理器25、通信天线26和风速测量装置27。全球定位系统GPS设备24和风速测量装置与控制器23连接，其中，激光雷达探测器22的三维位置坐标由全球定位系统GPS设备24来获取，由于激光雷达探测器22的三维位置坐标会受到其所处平流层位置的风速影响，因此，通过风速测量装置27能够测量激光雷达探测器22所处平流层位置的风速信息，并将该风速信息发送到控制器23中的编码单元2306中，由编码单元2306根据测量到的风速信息对所述激光雷达探测器的三维位置坐标进行修正。同时，全球定位系统GPS设备24还用于更新控制器23的基准时间，从而保证信息添加单元2304能够将精确的探测时间信息加入到第一激光探测信号和第二激光探测信号。信号处理器25与激光雷达探测器22中的反射式望远镜2206连接，用于对目标探测点反射回来的第二激光探测信号进行处理。

激光发射头2204发送出去的第一激光探测信号到达地面后产生漫反射，反射后的第二激光探测信号再通过大气传播回到反射式望远镜2206，期间信号会产生衰减并掺杂噪音。反射式望远镜2206接收到第二激光探测信号后首先送到信号处理器25进行窄带滤波、光电转换和功率放大，窄带滤波能够提高信号的信噪比，光电转换将激光信号转换成可以处理的数字形式的电信号。

通信天线26与控制器23连接，编码单元2306对第一激光探测信号和第二激光探测信号进行编码得到测绘数据后，通过通信天线26将测绘数据返回地面装置3。另外，控制器23接收来自地面装置的测绘指令信息，也通过通信天线26来完成。

实施例2：

本发明实施例提供了一种采用上述实施例的三维地形测绘系统进行三维地形测绘的方法。

图4是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘的方法流程图。如图4所示，该方法包括如下步骤S102和步骤S104：

步骤S102，接收三维地形测绘系统的地面装置3根据预定的测绘任务发送的测绘指令信息；

步骤S104，根据测绘指令信息对预定地面区域进行测绘并将测绘数据返回地面装置3进行处理，得到预定地面区域的三维DEM数据。

根据发明实施例的三维地形测绘的方法，采用浮空驻留平台的稳定性和定点驻留的特性，通过将探测装置设置在浮空驻留平台上接收地面装置根据预定的测绘任务发送的测绘指令信息对预定地面区域进行测绘，同时将测绘数据返回地面装置进行处理得到预定地面区域的三维DEM数据，从而实现三维DEM数据的高效和精确测绘，解决了现有技术中采用遥控飞机进行三维DEM数据测绘时测绘精度以及测绘效率较低的问题，进而达到了对地图数据进行快速更新的技术效果。

图5是根据本发明实施例可选的另一种三维地形测绘方法的流程图。如图5所示，该方法包括如下步骤S202至步骤S214：

步骤S202，接收三维地形测绘系统的地面装置3根据预定的测绘任务发送的测绘指令信息；

步骤S204，根据测绘指令信息解算探测时间信息和探测角度信息；

步骤S206，根据解算的探测时间信息和探测角度信息控制三维地形测绘系统的激光雷达探测器22指向预定地面区域的起始探测点并按预定轨迹指向预定地面区域的所有目标探测点；

步骤S208，根据解算的探测时间信息控制激光雷达探测器22从预定地面区域的起始探测点开始按预定轨迹向所有目标探测点发送第一激光探测信号，并接收目标探测点反射回来的第二激光探测信号；

步骤S210，对目标探测点反射回来的第二激光探测信号进行处理；

步骤S212，将探测时间信息、探测角度信息以及激光雷达探测器22的三维位置坐标加入第一激光探测信号和第二激光探测信号后进行编码形成测绘数据返回地面装置；

步骤S214，对返回的测绘数据进行处理，得到预定地面区域的三维DEM数据。

具体实施时，由探测装置2中的控制器23通过通信天线26接收地面装置3根据预定的测绘任务发送的测绘指令信息，在通信时，地面装置3采用L波段实时向控制器23发送测绘指令信息。测绘指令信息包括需要探测的预定地面区域、起始探测点的三维位置坐标、探测时间信息，控制器23接收到测绘指令信息后由计算单元2302根据激光雷达探测器22当前的三维位置坐标以及起始探测点的三维位置坐标计算激光雷达探测器22的初始探测角度，计算单元2302计算好探测角度后，通过向探测角度调整装置21发送控制指令，分别由俯仰角度调节单元2102和水平角度调节单元2104对激光雷达探测器22的探测角度进行调整使其指向预定地面区域的起始探测点。在后续测绘过程中，探测角度调整装置21根据控制器23计算的预定轨迹控制激光发射头2204从起始探测点开始移动对预定地面区域的所有目标探测点进行扫描式探测，与此同时，控制器23控制激光发射头2204向各目标探测点发送第一激光探测信号，并记录第一激光探测信号的发送时间T1，第一激光探测信号到达地面目标探测点经反射后产生第二激光探测信号通过大气传播回到反射式望远镜2206，此时记录第二激光探测信号返回到反射式望远镜2206的时间T2。经过反射回来的第二激光探测信号通过与反射式望远镜2206连接的信号处理器25进行处理，包括通过窄带滤波提高信号的信噪比、通过光电转换将激光信号转换成可以处理的数字形式的电信号以及功率放大。

控制器23随后按照探测的时间先后顺序给第一激光探测信号和经过处理的第二激光探测信号加入对应的探测时间信息、探测角度信息以及激光雷达探测器22的三维位置坐标，再经过编码后将数据包通过通信天线26返回给地面装置3，由地面装置3对数据包进行处理。

图6是根据本发明实施例可选的一种三维地形测绘数据处理流程图。如图6所示，对返回的测绘数据进行处理，得到预定地面区域的三维DEM数据包括以下步骤S302至步骤S308：

步骤S302，由地面装置3解算向目标探测点发送的第一激光探测信号的发送时间和对应的第二激光探测信号的接收时间的时间差；

步骤S304，根据时间差解算得到激光雷达探测器22与目标探测点之间的距离；

步骤S306，根据激光雷达探测器22的三维位置坐标、探测角度信息以及激光雷达探测器22与目标探测点之间的距离解算得到目标探测点的三维位置坐标；

步骤S308，根据探测时间信息将预定地面区域的所有目标探测点的三维位置坐标进行汇总得到预定地面区域的三维DEM数据。

具体地，地面装置3接收到探测装置2返回的数据包后，首先解算向目标探测点发送的第一激光探测信号的发送时间T1和对应的第二激光探测信号的接收时间T2的时间差ΔT＝T2－T1；根据时间差由公式H＝1/2C·ΔT(其中，H为激光雷达探测器22与目标探测点之间的距离，C为光速)计算得到激光雷达探测器22与目标探测点之间的距离；再根据激光雷达探测器22的三维位置坐标、探测角度信息以及激光雷达探测器22与目标探测点之间的距离即可得到目标探测点的三维位置坐标；最后根据各个目标探测点的探测时间的先后顺序将预定地面区域的所有目标探测点的三维位置坐标进行汇总即可得到预定地面区域的三维DEM数据。

需要说明的是，本发明实施例的三维地形测绘系统可以用于执行本发明实施例所提供的三维地形测绘的方法，本发明实施例的三维地形测绘的方法也可以通过本发明实施例所提供的三维地形测绘系统来执行。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种三维地形测绘系统，其特征在于，包括：

浮空驻留平台，其中，所述浮空驻留平台位于待测绘的预定地面区域上空的平流层中；

探测装置，设置在所述浮空驻留平台上，用于根据地面装置发送的测绘指令信息对所述预定地面区域进行测绘并将测绘数据返回所述地面装置；以及

所述地面装置，用于根据预定的测绘任务向所述探测装置发送所述测绘指令信息，并对所述探测装置返回的所述测绘数据进行处理，得到所述预定地面区域的三维数字高程模型DEM数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测装置包括：

探测角度调整装置，与激光雷达探测器连接，用于根据控制器解算的探测时间信息和探测角度信息控制所述激光雷达探测器指向所述预定地面区域的起始探测点并按预定轨迹指向所述预定地面区域的所有目标探测点；

所述激光雷达探测器，用于根据所述控制器解算的探测时间信息向所述预定地面区域的所有所述目标探测点发送第一激光探测信号，并接收所述目标探测点反射回来的第二激光探测信号；

所述控制器，分别与所述探测角度调整装置和所述激光雷达探测器连接，用于根据所述测绘指令信息解算所述探测时间信息和所述探测角度信息以及将所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号形成所述测绘数据返回所述地面装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光雷达探测器包括：

激光发生单元，用于产生所述第一激光探测信号；

激光发射头，与所述激光发生单元连接，用于向所述预定地面区域的所述目标探测点发送所述第一激光探测信号；

反射式望远镜，用于接收所述预定地面区域的所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述探测角度调整装置包括：

俯仰角度调节单元，用于调节所述激光雷达探测器的俯仰角度；

水平角度调节单元，用于调节所述激光雷达探测器的水平角度。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：

计算单元，用于根据所述测绘指令信息解算所述探测时间信息和所述探测角度信息；

信息添加单元，用于将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号；以及

编码单元，用于对加入所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标后的所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号进行编码，得到所述测绘数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述探测装置还包括：

全球定位系统GPS设备，与所述控制器连接，用于采集所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标以及更新所述控制器的基准时间。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述探测装置还包括：

风速测量装置，与所述控制器连接，用于采集所述激光雷达探测器所处位置的风速信息，其中，所述编码单元还用于根据所述风速信息对所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标进行修正。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述探测装置还包括：

信号处理器，与所述激光雷达探测器连接，用于对所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号进行处理。

9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述探测装置还包括：

通信天线，与所述控制器连接，所述控制器通过所述通信天线接收所述测绘指令信息，并通过所述通信天线将所述测绘数据返回所述地面装置。

10.一种采用权利要求1至8任一项所述的三维地形测绘系统进行三维地形测绘的方法，其特征在于，包括：

接收所述三维地形测绘系统的地面装置根据预定的测绘任务发送的测绘指令信息；

根据所述测绘指令信息对预定地面区域进行测绘并将所述测绘数据返回所述地面装置进行处理，得到所述预定地面区域的三维DEM数据。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述测绘指令信息对预定地面区域进行测绘，包括：

根据所述测绘指令信息解算探测时间信息和探测角度信息；

根据解算的所述探测时间信息和所述探测角度信息控制所述三维地形测绘系统的激光雷达探测器指向所述预定地面区域的起始探测点并按预定轨迹指向所述预定地面区域的所有目标探测点；

根据解算的探测时间信息控制所述激光雷达探测器向所有所述目标探测点发送第一激光探测信号，并接收所述目标探测点反射回来的第二激光探测信号；

将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号后进行编码形成所述测绘数据返回所述地面装置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号之前，还包括：

对所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号进行处理。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，对所述目标探测点反射回来的所述第二激光探测信号进行处理包括以下至少之一：

窄带滤波、光电转换、功率放大。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号，包括：

采集所述激光雷达探测器所处位置的风速信息，以及根据所述风速信息对所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标进行修正。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述测绘数据发送至所述地面装置之后，还包括：

由所述地面装置解算所述向目标探测点发送的所述第一激光探测信号的发送时间和对应的所述第二激光探测信号的接收时间的时间差；

根据所述时间差解算得到所述激光雷达探测器与所述目标探测点之间的距离；

根据所述激光雷达探测器的所述三维位置坐标、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器与所述目标探测点之间的距离解算得到所述目标探测点的三维位置坐标；

根据所述探测时间信息将所述预定地面区域的所有目标探测点的三维位置坐标进行汇总得到所述预定地面区域的三维DEM数据。