CN111121727A - 一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统及方法 - Google Patents

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张瑞
庞家泰
段金亮
余斌
廖明杰
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Abstract

本发明公开了一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统及方法，包括标靶面板、激光雷达发射标靶、中心螺栓孔和中心标志标靶；激光雷达发射标靶固定设置于标靶面板的四角；中心螺栓孔固定设置于标靶面板的中心位置；中心标志标靶和中心螺栓孔固定连接，且均匀固定设置于标靶面板上。本发明的像控点标靶系统结构简单，易于制作，对作业环境要求低，基本满足地形作业的需求。本发明的像控点标靶方法操作简单，减少了作业量，增加了作业效率，可同时作为无人机摄影测量和机载激光雷达摄影测量的像控点，一体两用。

Description

一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统及方法
技术领域
本发明属于测绘技术领域，具体涉及一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统及方法。
背景技术
当前，无人机航摄系统是传统航空摄影测量技术的有益补充，可在恶劣环境、危险性高的区域开展作业，特别是在小区域和复杂地区、地貌和气象条件比较复杂的地区，充分地体现了无人机遥感的机动灵活和应用范围广等特点。随着近年来的发展，无人机摄影测量技术已成为资源环境调查、突发事件实时监测、灾害预测与评估等重要的技术手段，在航空摄影测量中占据了重要的作用。机载激光雷达是一种新型的主动式观测手段，可以准确获取高精度的地表三维数据，精细刻画真实的地貌特征。无论是无人机航空摄影还是机载激光雷达来采集数据的过程都需要选取像控点以及外业进行控制点坐标的采集，在这个过程中通常由于像控点的选取问题而带来精度问题以及一系列的额外作业，增大了作业量，减少了作业效率，对工程进度会有一定的影响。由此，为了方便作业，提升无人机摄影测量和机载激光雷达作业的效率，本发明提出了一种集无人机摄影测量和机载激光雷达的像控点标靶系统及方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决测绘像控点选取的问题，提出了一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统及方法。
本发明的技术方案是：一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统，包括标靶面板、激光雷达发射标靶、中心螺栓孔和中心标志标靶；标靶面板为正方形；激光雷达发射标靶固定设置于标靶面板的四角；中心螺栓孔固定设置于标靶面板的中心位置；中心标志标靶和中心螺栓孔固定连接，且均匀固定设置于标靶面板上。
本发明的有益效果是：本发明的像控点标靶系统结构简单，易于制作，对作业环境要求低，基本满足地形作业的需求。且本像控点标靶系统稳定性强，获取的数据精度较高，可作为无人机摄影测量和机载激光雷达摄影测量的地面标靶与控制点，成本低廉，在一定程度上保证像控点精度。
进一步地，标靶面板的材质为铝合金，其大小为50cm×50cm，厚度为0.5cm。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，材质为铝合金的标靶面板具有强反射功能，尺寸合适，便于操作。
进一步地，激光雷达发射标靶的大小为10cm×10cm，其表面覆盖有反射纸。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，激光雷达发射标靶为激光雷达反射区域，可以用于解算标靶中心的三维点云坐标，以便对实地测量坐标进行坐标转换。
进一步地，中心螺栓孔的直径为0.8cm。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，中心螺栓孔连接螺栓使用，起到固定的作用，在地形复杂地区可以连接三脚架以确保整个标靶系统的稳定性。
进一步地，中心标志标靶分布均匀，呈黑白相间状，其像片的地面分辨率为厘米级。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，中心标志标靶由黑白线框相间组成，其分布均匀且面积适中，可以很好的满足无人机摄影测量时的地面像控点要求。其像片的地面分辨率为厘米级，可根据无人机的飞行高度调整地面分辨率，对其影像配准精度有很好的保证。
基本上述系统，本发明还提供了一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶方法，包括如下步骤：
S1：根据测量区的勘测情况确定像控点的点位；
S2：将像控点标靶系统水平放置在点位上；
S3：利用中心螺栓孔对像控点标靶系统进行固定；
S4：利用像控点标靶系统测量像控点坐标；
S5：利用地面控制网确定像控点坐标精度；
S6：采用局部载波相位差分技术，进行像控点标靶系统的测量，完成像控点标靶系统的使用。
本发明的有益效果是：本发明的像控点标靶方法操作简单，减少了作业量，增加了作业效率，可同时作为无人机摄影测量和机载激光雷达摄影测量的像控点，一体两用。
附图说明
图1为像控点标靶系统的结构图；
图2为像控点标靶系统的侧视图；
图3为像控点标靶方法的流程图；
图中，1、标靶面板；2、激光雷达发射标靶；3、中心螺栓孔；4、中心标志标靶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供了一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统，包括标靶面板1、激光雷达发射标靶2、中心螺栓孔3和中心标志标靶4；标靶面板1为正方形；激光雷达发射标靶2固定设置于标靶面板1的四角；中心螺栓孔3固定设置于标靶面板1的中心位置；中心标志标靶4和中心螺栓孔3固定连接，且均匀固定设置于标靶面板1上。
在本发明实施例中，如图1所示，标靶面板1的材质为铝合金，其大小为50cm×50cm，厚度为0.5cm。在本发明中，材质为铝合金的标靶面板具有强反射功能，尺寸合适，便于操作。
在本发明实施例中，如图1所示，激光雷达发射标靶2的大小为10cm×10cm，其表面覆盖有反射纸。在本发明中，激光雷达发射标靶为激光雷达反射区域，可以用于解算标靶中心的三维点云坐标，以便对实地测量坐标进行坐标转换。
在本发明实施例中，如图2所示，中心螺栓孔3的直径为0.8cm。在本发明中，中心螺栓孔连接螺栓使用，起到固定的作用，在地形复杂地区可以连接三脚架以确保整个标靶系统的稳定性。
在本发明实施例中，如图1所示，中心标志标靶4分布均匀，呈黑白相间状，其像片的地面分辨率为厘米级。在本发明中，中心标志标靶由黑白线框相间组成，其分布均匀且面积适中，可以很好的满足无人机摄影测量时的地面像控点要求。其像片的地面分辨率为厘米级，可根据无人机的飞行高度调整地面分辨率，对其影像配准精度有很好的保证。
在本发明实施例中，如图3所示，基本上述系统，本发明还提供了一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶方法，包括如下步骤：
S1：根据测量区的勘测情况确定像控点的点位；
S2：将像控点标靶系统水平放置在点位上；
S3：利用中心螺栓孔对像控点标靶系统进行固定；
S4：利用像控点标靶系统测量像控点坐标；
S5：利用地面控制网确定像控点坐标精度；
S6：采用局部载波相位差分技术，进行像控点标靶系统的测量，完成像控点标靶系统的使用。
本发明的像控点标靶方法操作简单，减少了作业量，增加了作业效率，可同时作为无人机摄影测量和机载激光雷达摄影测量的像控点，一体两用。
本发明的工作原理及过程为：本发明的像控点标靶系统由标靶面板1、激光雷达发射标靶2、中心螺栓孔3和中心标志标靶4组成；激光雷达发射标靶2用于解算标靶中心的三维点云坐标，中心螺栓孔3起到固定作用，中心标志标靶4有黑白线框组成，作为无人机摄影测量时的地面像控点要求，其中心像控点可以定位至单个像素范围，保证影像精准度。
本发明的像控点标靶系统根据测量区的实际勘测情况进行安装使用，利用中心螺栓孔将像控点标靶系统水平放置，并用螺栓进行固定。再利用载波相位差分技术对其测量区进行像控点测量，完成其安装及使用。
本发明的有益效果为：本发明的像控点标靶系统结构简单，易于制作，对作业环境要求低，基本满足地形作业的需求。且本像控点标靶系统稳定性强，获取的数据精度较高，可作为无人机摄影测量和机载激光雷达摄影测量的地面标靶与控制点，成本低廉，在一定程度上保证像控点精度。本发明的像控点标靶方法操作简单，减少了作业量，增加了作业效率，可同时作为无人机摄影测量和机载激光雷达摄影测量的像控点，一体两用。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统，其特征在于，包括标靶面板(1)、激光雷达发射标靶(2)、中心螺栓孔(3)和中心标志标靶(4)；所述标靶面板(1)为正方形；所述激光雷达发射标靶(2)固定设置于标靶面板(1)的四角；所述中心螺栓孔(3)固定设置于标靶面板(1)的中心位置；所述中心标志标靶(4)和中心螺栓孔(3)固定连接，且均匀固定设置于标靶面板(1)上。
2.根据权利要求1所述的无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统，其特征在于，所述标靶面板(1)的材质为铝合金，其大小为50cm×50cm，厚度为0.5cm。
3.根据权利要求1所述的无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统，其特征在于，所述激光雷达发射标靶(2)的大小为10cm×10cm，其表面覆盖有反射纸。
4.根据权利要求1所述的无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统，其特征在于，所述中心螺栓孔(3)的直径为0.8cm。
5.根据权利要求1所述的无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶系统，其特征在于，所述中心标志标靶(4)分布均匀，呈黑白相间状，其像片的地面分辨率为厘米级。
6.一种无人机测量和机载激光雷达的像控点标靶方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据测量区的勘测情况确定像控点的点位；
S2：将像控点标靶系统水平放置在点位上；
S3：利用中心螺栓孔对像控点标靶系统进行固定；
S4：利用像控点标靶系统测量像控点坐标；
S5：利用地面控制网确定像控点坐标精度；
S6：采用局部载波相位差分技术，进行像控点标靶系统的测量，完成像控点标靶系统的使用。
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