CN111426309A - 一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，地面模块和空中模块均通过无线连接与控制主板相连，修正模块、数据收集模块、数据筛选模块和数据处理模块均通过有线连接与控制主板相连，四翼无人机带动三维激光扫描设备起飞，飞行过程中修正模块接收空中模块的重力传感器传递的信息，调整各个驱动部件，对四个机翼处的姿态进行调整，使其维持平稳，修正模块也会接收测绘设备传递而来的信息，进行修正，即使遇到阵风和不良状况依旧平稳飞行，使得无人机沿着设定的路线移动，得到四翼无人机平稳运行时扫描的影像，利用近景摄影测量原理进行小范围的测绘，合并补全，得到完整的三维地形测绘数据，提高测绘的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及地形测绘技术领域，具体为一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法。
背景技术
地形测量是指测绘地形图的作业，是对地球表面的地物、地形在水平面上的位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作，地形图测绘有助于了解区域土地的状况，方便对该土地进行规划和建设。
现在进行测量时，通常利用无人机辅助测量，相比于人工测量，大大节省了时间，并减轻了工作人员的负担，但无人机进行测量时，无人机处于无任何阻挡的空中，容易被阵风吹动而不稳，且会偏离测量的预定路线，空中无明显参照物，调节困难，给测量带来不便。
发明内容
本发明提供一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，可以有效解决上述背景技术中提出的无人机进行测量时，无人机处于无任何阻挡的空中，容易被阵风吹动而不稳，且会偏离测量的预定路线，空中无明显参照物，调节困难，给测量带来不便的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括测绘准备、空中模块、地面模块、修正模块、数据收集模块、数据筛选模块、数据处理模块和细节补充；
所述地面模块和空中模块均通过无线连接与控制主板相连，所述修正模块、数据收集模块、数据筛选模块和数据处理模块均通过有线连接与控制主板相连。
根据上述技术方案，所述测绘准备的仪器为测绘设备、四翼无人机、三维激光扫描设备和拍摄设备；
测绘设备数量为三个，在安装测绘设备前利用水准仪测量保证测绘设备的安装面为水平状态，测绘设备安装的海拔高度基本相同，测绘设备用于测量在飞行的过重中四翼无人机至测量点的角度和距离，进而根据三角函数得出四翼无人机与测量点之间的高度差，测绘范围处于相邻测绘设备连线形成的多边形内部，将拍摄设备安装于无人机下方进行试飞，保证四翼无人机飞行的平稳性，并拍摄测绘区域内的照片，得知该地区的大致情况，随后无人机下落后拆下拍摄设备，再将三维激光扫描设备安装于四翼无人机下方中心位置处，完成准备工作。
根据上述技术方案，所述空中模块为飞行控制模块和图像采集模块，平衡模块为分别安装于四翼无人机四个机翼处的重力传感器；
用于实时感应四个机翼的稳定状况，并将四个重力传感器的信息进行收集，图像采集模块位于三维激光扫描设备内部，将采集的地形信息全部收集。
根据上述技术方案，所述地面模块为电动云台和激光跟踪设备，测绘设备安装于电动云台顶面；
激光跟踪设备用于追踪四翼无人机，电动云台则是根据激光跟踪设备传递的信号来调整电动云台，进而改变测绘设备测量的角度，防止四翼无人机超出测量的范围。
根据上述技术方案，所述修正模块接收空中模块的重力传感器传递的信息，调整各个驱动部件，对四个机翼处的姿态进行调整，使其维持平稳，所述修正模块也会接收测绘设备传递而来的信息，通过判断四翼无人机是否偏离预定的高度和路线，进行修正，即使遇到阵风和不良状况依旧平稳飞行，使得无人机沿着设定的路线移动，方便三维激光扫描设备的扫描地形。
根据上述技术方案，所述数据收集模块是将测绘设备、重力传感器和三维激光扫描设备采集的信息进行集中，并将信息进行分类储存，相邻测绘设备之间的连线与空中四翼无人机移动的轨迹平行，以便于后续进行处理。
根据上述技术方案，所述数据筛选模块是将测绘设备和重力传感器收集到的信息与预定路线的轨迹信息进行对比，得知测绘设备和重力传感器收集的信息与预定路线的轨迹信息重合部分，选取重合部分时间段的三维激光扫描设备收集的信启、，去除偏离预定路线的轨迹信息，得到四翼无人机平稳运行时扫描的影像。
根据上述技术方案，所述数据处理模块是将数据筛选模块筛选得出的信息进行汇总，导入至逆向三维设计软件，将三维激光扫描设备收集的信息进行拼接合成，得出范围内的三维地形图。
根据上述技术方案，所述细节补充为对得出的三维地形图进行补全，观察所得的三维地形图，将三维地形图与航拍的实际图片进行对比，找出模糊不清处以及需要重点测量的位置，移动至地图位置，利用近景摄影测量原理进行小范围的测绘，并将其与三维地形图进行合并补全，得到完整的三维地形测绘数据。
一种基于三维地形测绘数据的采集处理系统，根据一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法制备而成的系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便；
四翼无人机带动三维激光扫描设备起飞，飞行过程中修正模块接收空中模块的重力传感器传递的信息，调整各个驱动部件，对四个机翼处的姿态进行调整，使其维持平稳，修正模块也会接收测绘设备传递而来的信息，通过判断四翼无人机是否偏离预定的高度和路线，进行修正，即使遇到阵风和不良状况依旧平稳飞行，使得无人机沿着设定的路线移动，调节方便，测绘设备和重力传感器收集到的信息与预定路线的轨迹信息进行对比，选取重合部分时间段的三维激光扫描设备收集的信息，得到四翼无人机平稳运行时扫描的影像，得出范围内的三维地形图，找出模糊不清处以及需要重点测量的位置，利用近景摄影测量原理进行小范围的测绘，合并补全，得到完整的三维地形测绘数据，提高测绘的准确度。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，本发明提供一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法技术方案，包括测绘准备、空中模块、地面模块、修正模块、数据收集模块、数据筛选模块、数据处理模块和细节补充；
地面模块和空中模块均通过无线连接与控制主板相连，修正模块、数据收集模块、数据筛选模块和数据处理模块均通过有线连接与控制主板相连。
根据上述技术方案，测绘准备的仪器为测绘设备、四翼无人机、三维激光扫描设备和拍摄设备；
测绘设备数量为三个，在安装测绘设备前利用水准仪测量保证测绘设备的安装面为水平状态，测绘设备安装的海拔高度基本相同，测绘设备用于测量在飞行的过重中四翼无人机至测量点的角度和距离，进而根据三角函数得出四翼无人机与测量点之间的高度差，测绘范围处于相邻测绘设备连线形成的多边形内部，将拍摄设备安装于无人机下方进行试飞，保证四翼无人机飞行的平稳性，并拍摄测绘区域内的照片，得知该地区的大致情况，随后无人机下落后拆下拍摄设备，再将三维激光扫描设备安装于四翼无人机下方中心位置处，完成准备工作。
根据上述技术方案，空中模块为飞行控制模块和图像采集模块，平衡模块为分别安装于四翼无人机四个机翼处的重力传感器；
用于实时感应四个机翼的稳定状况，并将四个重力传感器的信息进行收集，图像采集模块位于三维激光扫描设备内部，将采集的地形信息全部收集。
根据上述技术方案，地面模块为电动云台和激光跟踪设备，测绘设备安装于电动云台顶面；
激光跟踪设备用于追踪四翼无人机，电动云台则是根据激光跟踪设备传递的信号来调整电动云台，进而改变测绘设备测量的角度，防止四翼无人机超出测量的范围。
根据上述技术方案，修正模块接收空中模块的重力传感器传递的信息，调整各个驱动部件，对四个机翼处的姿态进行调整，使其维持平稳，修正模块也会接收测绘设备传递而来的信息，通过判断四翼无人机是否偏离预定的高度和路线，进行修正，即使遇到阵风和不良状况依旧平稳飞行，使得无人机沿着设定的路线移动，方便三维激光扫描设备的扫描地形。
根据上述技术方案，数据收集模块是将测绘设备、重力传感器和三维激光扫描设备采集的信息进行集中，并将信息进行分类储存，相邻测绘设备之间的连线与空中四翼无人机移动的轨迹平行，以便于后续进行处理。
根据上述技术方案，数据筛选模块是将测绘设备和重力传感器收集到的信息与预定路线的轨迹信息进行对比，得知测绘设备和重力传感器收集的信息与预定路线的轨迹信息重合部分，选取重合部分时间段的三维激光扫描设备收集的信息，去除偏离预定路线的轨迹信启、，得到四翼无人机平稳运行时扫描的影像。
根据上述技术方案，数据处理模块是将数据筛选模块筛选得出的信息进行汇总，导入至逆向三维设计软件，将三维激光扫描设备收集的信息进行拼接合成，得出范围内的三维地形图。
根据上述技术方案，细节补充作用为对得出的三维地形图进行补全，观察所得的三维地形图，将三维地形图与航拍的实际图片进行对比，找出模糊不清处以及需要重点测量的位置，移动至地图位置，利用近景摄影测量原理进行小范围的测绘，并将其与三维地形图进行合并补全，得到完整的三维地形测绘数据。
一种基于三维地形测绘数据的采集处理系统，一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法制备而成的系统。
本发明的工作原理及使用流程：在安装测绘设备前利用水准仪测量，保证测绘设备的安装面为水平状态，测绘设备数量为三个，测绘设备处于同一水平面内，且测绘设备均安装于电动云台顶面，将拍摄设备安装于无人机下方进行试飞，保证四翼无人机飞行的平稳性，并拍摄测绘区域内的照片，得知该地区的大致情况，随后无人机下落后拆下拍摄设备，再将三维激光扫描设备安装于四翼无人机下方中心位置处，完成测量前的准备工作；
四翼无人机带动三维激光扫描设备起飞，激光跟踪设备用于追踪四翼无人机，电动云台则是根据激光跟踪设备传递的信号来调整电动云台，防止四翼无人机超出测量的范围，测绘设备用于测量在飞行的过重中四翼无人机至测量点的角度和距离，飞行过程中修正模块接收空中模块的重力传感器传递的信息，调整各个驱动部件，对四个机翼处的姿态进行调整，使其维持平稳，修正模块也会接收测绘设备传递而来的信息，通过判断四翼无人机是否偏离预定的高度和路线，进行修正，使得无人机沿着设定的路线移动；
将测绘设备、重力传感器和三维激光扫描设备采集的信息进行集中，并将信息进行分类储存，测绘设备和重力传感器收集到的信息与预定路线的轨迹信息进行对比，得知测绘设备和重力传感器收集的信息与预定路线的轨迹信息重合部分，选取重合部分时间段的三维激光扫描设备收集的信息，去除偏离预定路线的轨迹信息，得到四翼无人机平稳运行时扫描的影像，将数据筛选模块筛选得出的信息进行汇总，导入至逆向三维设计软件，将三维激光扫描设备收集的信息进行拼接合成，得出范围内的三维地形图，将三维地形图与航拍的实际图片进行对比，找出模糊不清处以及需要重点测量的位置，移动至地图位置，利用近景摄影测量原理进行小范围的测绘，并将其与三维地形图进行合并补全，得到完整的三维地形测绘数据，提高测绘的准确度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)
1.一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于：包括测绘准备、空中模块、地面模块、修正模块、数据收集模块、数据筛选模块、数据处理模块和细节补充；
所述地面模块和空中模块均通过无线连接与控制主板相连，所述修正模块、数据收集模块、数据筛选模块和数据处理模块均通过有线连接与控制主板相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述测绘准备的仪器为测绘设备、四翼无人机、三维激光扫描设备和拍摄设备；
测绘设备数量为三个，在安装测绘设备前利用水准仪测量保证测绘设备的安装面为水平状态，测绘设备安装的海拔高度基本相同，测绘设备用于测量在飞行的过重中四翼无人机至测量点的角度和距离，进而根据三角函数得出四翼无人机与测量点之间的高度差，测绘范围处于相邻测绘设备连线形成的多边形内部，将拍摄设备安装于无人机下方进行试飞，保证四翼无人机飞行的平稳性，并拍摄测绘区域内的照片，得知该地区的大致情况，随后无人机下落后拆下拍摄设备，再将三维激光扫描设备安装于四翼无人机下方中心位置处，完成准备工作。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述空中模块为飞行控制模块和图像采集模块，平衡模块为分别安装于四翼无人机四个机翼处的重力传感器；
用于实时感应四个机翼的稳定状况，并将四个重力传感器的信息进行收集，图像采集模块位于三维激光扫描设备内部，将采集的地形信息全部收集。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述地面模块为电动云台和激光跟踪设备，测绘设备安装于电动云台顶面；
激光跟踪设备用于追踪四翼无人机，电动云台则是根据激光跟踪设备传递的信号来调整电动云台，进而改变测绘设备测量的角度，防止四翼无人机超出测量的范围。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述修正模块接收空中模块的重力传感器传递的信启，调整各个驱动部件，对四个机翼处的姿态进行调整，使其维持平稳，所述修正模块也会接收测绘设备传递而来的信息，通过判断四翼无人机是否偏离预定的高度和路线，进行修正，即使遇到阵风和不良状况依旧平稳飞行，使得无人机沿着设定的路线移动，方便三维激光扫描设备的扫描地形。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述数据收集模块是将测绘设备、重力传感器和三维激光扫描设备采集的信息进行集中，并将信息进行分类储存，相邻测绘设备之间的连线与空中四翼无人机移动的轨迹平行，以便于后续进行处理。
7.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述数据筛选模块是将测绘设备和重力传感器收集到的信息与预定路线的轨迹信息进行对比，得知测绘设备和重力传感器收集的信息与预定路线的轨迹信息重合部分，选取重合部分时间段的三维激光扫描设备收集的信息，去除偏离预定路线的轨迹信息，得到四翼无人机平稳运行时扫描的影像。
8.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述数据处理模块是将数据筛选模块筛选得出的信息进行汇总，导入至逆向三维设计软件，将三维激光扫描设备收集的信息进行拼接合成，得出范围内的三维地形图。
9.根据权利要求1所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法，其特征在于，所述细节补充为对得出的三维地形图进行补全，观察所得的三维地形图，将三维地形图与航拍的实际图片进行对比，找出模糊不清处以及需要重点测量的位置，移动至地图位置，利用近景摄影测量原理进行小范围的测绘，并将其与三维地形图进行合并补全，得到完整的三维地形测绘数据。
10.一种基于三维地形测绘数据的采集处理系统，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述的一种基于三维地形测绘数据的采集处理方法制备而成的系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Minghua Inventor after: Cheng Qiaolu Inventor after: Wei Yuliang Inventor before: Zhang Minghua Inventor before: Cheng Aming Inventor before: Wei Yuliang |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 3-11506, Xi'an International Talent Building Project, No. 12 Tuanjie South Road, High tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710000 Patentee after: SHAANXI TIANZE ZHONGFU INDUSTRIAL Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 11007, building 1, No.10 Tuanjie South Road, Zhangba Street office, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi 710000 Patentee before: SHAANXI TIANZE ZHONGFU INDUSTRIAL Co.,Ltd. Country or region before: China |