CN110095110B - 基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法 - Google Patents

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    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement

Abstract

本发明公开了一种基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，包括步骤1：确定飞行目标任务；步骤2：自平衡激光测距仪搭载在无人机上，通过试飞进行初步勘察；步骤3：设置测绘参数；步骤4：在待测区域的已知测量控制点架设GPS基准站并输入已知点坐标；步骤5：在无人机遥控器上选择和GPS基准站相同的网络服务器；步骤6：搭载自平衡激光测距仪的无人机对待测区域进行航空摄影测量，对无人机机身正下方地面点进行拍摄；步骤7：将无人机航空摄影测量影像数据导出，通过PIX4D软件输出整个待测区域的矢量地图。本发明能利用搭载自平衡激光测距仪的无人机结合GPS进行航空摄影测量，利用软件进行数据处理，得到完整的地容地貌及矢量地图。

Description

基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法
技术领域
本发明涉及一种无人机测绘方法，尤其涉及一种基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法。
背景技术
传统的测绘是测量人员用测量仪器进行外业坐标采集、草图绘制，再采用软件绘图，但这种方法在测量过程中受地容地貌的影响，如出现悬崖、陡坡等，人工无法完成，同时也耗费较多的人力和物力。近年来随着科学技术的不断进步和发展，无人机航空摄影测量技术已成为目前最为重要的测绘方法。
目前，最常用的测绘方法是利用航测无人机结合软件进行测绘，这种方法相比起传统的人工测绘效率明显提高。一般的航测无人机机身搭载GPS定位系统来获取相关对应地面点A的XA、YA平面坐标，在根据机身飞行位置A’的三维坐标是经过多张不同角度拍摄照片与待测点、基站之间的夹角计算得出的对应A点的地面高程HA，但对于地容地貌起伏较大，或存在建构筑物及树木等区域，计算出的高程HA往往与实际高程HA’相差较大；而且此类航测无人机本身的费用昂贵，且数据处理耗时过长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，能利用搭载自平衡激光测距仪的无人机结合GPS进行航空摄影测量，并利用PIX4D软件进行数据处理，最终得到完整的地容地貌及矢量地图。
本发明是这样实现的：
一种基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，包括以下步骤：
步骤1：确定飞行目标任务；
步骤2：将自平衡激光测距仪搭载在无人机上，通过试飞对待测区域现场进行初步勘察；
步骤3：根据初步勘察情况设置测绘参数；
步骤4：在待测区域的已知测量控制点架设GPS基准站，启动GPS基准站并输入该已知测量控制点的坐标；
步骤5：在无人机遥控器上选择和GPS基准站相同的网络服务器；
步骤6：搭载自平衡激光测距仪的无人机对待测区域进行航空摄影测量，对无人机机身正下方地面点拍摄影像矢量照片；
步骤7：将无人机航空摄影测量影像数据导出，通过PIX4D软件输出整个待测区域的矢量地图。
所述的测绘参数包括待测区域的边界线、待测区域边界线内的飞行航线、飞行高度和速度、照片拍摄间距。
所述的飞行航线为蛇形航线。
沿所述的飞行航线将边界线内的待测区域分成若干块单元区域，使若干块单元区域覆盖边界线内的全部待测区域。
每块所述的单元区域对应一张航空摄影的正射影像图，使沿飞行航线的所有正射影像图构成整个待测区域的影像图。
所述的PIX4D软件对待测区域内拍摄的影像矢量照片进行检查和校核，将重叠区域进行合成，形成整个待测区域的矢量地图。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明通过无人机实现测量，不受地形条件限制，在任何地方都可对其进行航空摄影测量，在测量过程中节省了人力和物力。
2、本发明通过自平衡激光测距仪的搭载实现实时读取无人机机身正下方的地面点准确的三维坐标，不受地容地貌起伏变化影响。
3、本发明搭载自平衡激光测距仪的无人机费用低廉，通过采用与GPS基准站相同的服务器，输出的数据无需进行坐标转换，数据处理时间短。
本发明利用搭载自平衡激光测距仪的无人机进行航空摄影测量，能始终保持对正下方区域对应投影点A的坐标(Xa，Ya)和高程Ha进行实时测量，在航空摄影测量过程中不受地容地貌影响，实时读取无人机机身正下方地面点的三维坐标，在测量过程中节省了人力和物力，数据处理耗时短且准确性高，费用低廉，适用面广。
附图说明
图1是本发明基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法的流程图；
图2是本发明基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法中待测区域及航线的示意图；
图3是本发明基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法的测量工况图；
图4是本发明基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法中自平衡激光测距仪的搭载示意图。
图中，1固定安装座，2固定件，3自平衡座，31中空球面结构，4自平衡球，5连接部，6激光测距仪，7无人机，8GPS基准站。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，包括以下步骤：
步骤1：确定飞行目标任务。
步骤2：将自平衡激光测距仪搭载在无人机上，通过试飞对待测区域现场进行初步勘察，能更加清楚的对现场地容地貌进行了解，确保后续工作的有序、顺利进行。
请参见附图2，步骤3：根据初步勘察情况设置测绘参数，所述的测绘参数包括待测区域的边界线L、待测区域边界线L内的飞行航线d、飞行高度和速度、照片拍摄间距等参数。
优选的，可采用蛇形的飞行航线d，根据照片拍摄间距，沿飞行航线d将边界线L内的待测区域分成若干块单元区域Q，使其覆盖边界线L内的全部待测区域，且每块单元区域Q对应一张航空摄影的正射影像图P，沿飞行航线d的所有正射影像图P构成整个待测区域的影像图。
请参见附图3，步骤4：在待测区域的已知测量控制点架设GPS基准站8，启动GPS基准站8并输入该已知测量控制点的坐标。GPS基准站8的架设可免除布设像控点等步骤，能更加快速的对待测区域进行测量，GPS基准站8的基准坐标为(X0，Y0)。
步骤5：在无人机遥控器上选择和GPS基准站8相同的网络服务器，测量结果导出默认为待测区域当地坐标系统，无需坐标转换。
步骤6：搭载自平衡激光测距仪的无人机开始对待测区域进行航空摄影测量，对无人机机身正下方地面点A拍摄影像矢量照片，即沿飞行航线d按照照片拍摄间距拍摄正下方每块单元区域Q对应的正射影像图P，地面点A对应的高程为Ha，无人机处的坐标为(Xa，Ya)。
步骤7：将无人机航空摄影测量影像数据导出，通过现有技术的无人机数据软件，如PIX4D软件，对待测区域内拍摄的航拍影像矢量照片(正射影像图P)进行检查和校核，将重叠区域进行合成，最终输出整个待测区域的矢量地图，更能清楚的在图上反映出待测区域的实时地形、三维坐标，生成飞行动画和飞行轨迹，提供直观准确的测绘成果。
请参见附图4，本发明搭载的能通过自身重力保持平衡的重力自平衡激光测距仪包括：固定安装座1、固定件2、自平衡座3、自平衡球4、连接部5和激光测距仪6；固定安装座1可采用固定板结构，固定件2可采用连接螺栓，固定板结构的两端通过两个连接螺栓固定安装在无人机7的底部，位于无人机7的两个起落架内侧，从而保证激光测距仪6与无人机底部的可靠机械连接。自平衡座3的上端可采用螺栓连接、焊接等方式固定在固定板结构上，自平衡座3底部的中空球面结构31为碗状结构，且自平衡球4匹配嵌入在中空球面结构31内，自平衡球4和中空球面结构31可采用不锈钢材质制成。中空球面结构31的底部开口，便于通过连接部5连接激光测距仪6，使激光测距仪6悬挂在自平衡球4下方并与自平衡球4同步转动，连接部5可采用硬质直杆等结构实现连接功能。中空球面结构31的内径略大于自平衡球4的外径，使中空球面结构31与自平衡球4之间留出间隙，防止自平衡球4与中空球面结构31的内壁产生摩擦，并在间隙内填充润滑剂，确保自平衡球4的转动顺畅，从而在无人机7机身发生倾斜的状态下，通过悬挂在自平衡球4上的激光测距仪6通过其自身重力带动自平衡球4旋转和偏转，使激光测距仪6始终保持竖直向下的测量方向，以保证对应测量点位A和测量高程Ha的真实准确。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，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 (4)

1.一种基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：确定飞行目标任务；
步骤2：将自平衡激光测距仪搭载在无人机上，通过试飞对待测区域现场进行初步勘察；
步骤3：根据初步勘察情况设置测绘参数；
步骤4：在待测区域的已知测量控制点架设GPS基准站，启动GPS基准站并输入该已知测量控制点的坐标；
步骤5：在无人机遥控器上选择和GPS基准站相同的网络服务器；
步骤6：搭载自平衡激光测距仪的无人机对待测区域进行航空摄影测量，对无人机机身正下方地面点拍摄影像矢量照片；
步骤7：将无人机航空摄影测量影像数据导出，通过PIX4D软件输出整个待测区域的矢量地图；
所述的测绘参数包括待测区域的边界线、待测区域边界线内的飞行航线、飞行高度和速度、照片拍摄间距；沿所述的飞行航线将边界线内的待测区域分成若干块单元区域，使若干块单元区域覆盖边界线内的全部待测区域。
2.根据权利要求1所述的基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，其特征是：所述的飞行航线为蛇形航线。
3.根据权利要求1所述的基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，其特征是：每块所述的单元区域对应一张航空摄影的正射影像图，使沿飞行航线的所有正射影像图构成整个待测区域的影像图。
4.根据权利要求1所述的基于自平衡激光测距仪的无人机航空摄影的测绘方法，其特征是：所述的PIX4D软件对待测区域内拍摄的影像矢量照片进行检查和校核，将重叠区域进行合成，形成整个待测区域的矢量地图。
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