CN111998833B - 一种测量装置、测量方法及地表粗糙度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种测量装置、测量方法及地表粗糙度测量方法。该测量装置包括：控制场组件，包括测量架和至少三个控制件，测量架包括相对的第一表面和第二表面，测量架具有贯穿第一表面和第二表面的中空结构；至少三个控制件设置在第一表面上；以及测量组件，测量组件用于对待测区域进行拍摄，进而获取包含控制场组件以及待测区域的测量图像，并将测量图像传输至终端设备，以使终端设备基于测量图像获取所述待测区域的地表粗糙度。通过该方式，在保证经济成本的同时，也能够提供较高的测量精度。此外，通过本申请实施例所提供的控制场组件，使得测量人员无需在测量时花费大量的时间布设控制点，节省了人力物力，提高了外业测量效率。
Description
技术领域
本申请涉及地质测量技术领域，具体而言，涉及一种测量装置、测量方法及地表粗糙度测量方法。
背景技术
地表粗糙度是在一定尺寸的地表上，用以描述地表微地形的随机性或不规则性。地表粗糙度的测量是地物表面包括雪、冰、植被、裸土、以及物质能量平衡和侵蚀过程的关键参数，也是表征土壤水文特征和影响土壤性质的一个重要参数。
地表粗糙度的测定可以划分为非接触式和接触式测量。接触式的测量方法主要有测针法、链条法和杆尺法。接触法测量装置成本低，操作简单，但分辨率低的缺点，且容易受地物表面特性影响，接触式测量方法有可能破环原有地物表面特性，且只能获取2维剖面的粗糙度，因此应用受限。非接触式的测量方法包括激光测量、雷达波等方法。非接触式测量方法精度高、自动化程度高。但诸如Lidar(激光雷达)等激光测量方法由于造价较高昂，携带不便等缺点，应用掣肘。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种测量装置、测量方法及地表粗糙度测量方法，以改善“目前的测量地表粗糙度的测量方式存在局限性”的问题。
本发明是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种测量装置，包括：控制场组件，包括测量架和至少三个控制件，所述测量架包括相对的第一表面和第二表面，所述测量架具有贯穿所述第一表面和所述第二表面的中空结构；所述至少三个控制件设置在所述第一表面上；所述控制场组件在使用时，所述测量架的第二表面与地面接触，待测区域位于所述测量架的中空区域；以及测量组件，所述测量组件用于对所述待测区域进行拍摄，进而获取包含所述控制场组件以及所述待测区域的测量图像，并将所述测量图像传输至终端设备，以使所述终端设备基于所述测量图像以及所述测量图像上的所述至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型，并基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述待测区域的地表粗糙度。
本申请实施例提供一种通过摄影测量地表粗糙度的测量装置。该装置包括控制场组件以及测量组件。其中，控制场组件包括测量架和至少三个控制件。测量架具有贯穿第一表面和第二表面的中空结构，至少三个控制件设置在第一表面上。控制场组件在使用时，测量架的第二表面与地面接触，待测区域位于测量架的中空区域。然后通过测量组件对待测区域进行拍摄，获取包含控制场组件以及待测区域的测量图像，然后将测量图像传输至终端设备，以使得终端设备基于测量图像以及测量图像上的至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型，并基于三维点云和数字高程模型获取待测区域的地表粗糙度。通过该方式，在保证经济成本的同时，也能够提供较高的测量精度。此外，通过本申请实施例所提供的控制场组件，使得测量人员无需在测量时花费大量的时间布设控制点，节省了人力物力，提高了外业测量效率。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述测量架包括四个方管；所述四个方管依次首尾连接，形成矩形中空结构。
在本申请实施例中，测量架采用四个方管首尾连接，结构简单，且测量架轻巧，便于携带。此外，通过矩形结构的测量架，也便于对其进行拍摄。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述控制件的数量为8个，8个所述控制件分别设置在所述测量架的第一表面的四个顶端以及所述四个方管的第一表面的中间。
在本申请实施例中，通过在矩形的测量架上设置8个对称的控制件，可以有效的提高后续生成三维点云和数字高程模型的精度。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述四个方管中的相连的两个方管采用可拆卸连接方式。
在本申请实施例中，四个方管中相连的两个方管采用可拆卸的连接方式，便于安装和携带。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述四个方管中的相连的两个方管采用合叶连接。
在本申请实施例中，相连的两个方管之间采用合叶连接，使得测量人员在收纳携带时仅需将相对侧的合叶进行拆卸即可，另外两个合叶可以进行翻折，以使两个方管收叠在一起。该方式简单方便，便于测量人员操作。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述控制件为螺丝；所述测量架上设置有螺孔，所述螺丝与所述螺孔连接，通过调整所述螺丝在所述螺孔中的旋转圈数，能够调节所述螺丝在所述测量架上的高度。
在本申请实施例中，控制件为螺丝，测量人员可以通过调整螺丝在测量架的螺孔的旋转圈数，进而设定所需高度，该方式操作简单，便于测量人员根据需求调节。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述控制件为木棒，所述测量架上设置有通孔，所述木棒与所述通孔连接，通过调整所述木棒在所述通孔中的放置深度，能够调节所述木棒在所述测量架上的高度。
在本申请实施例中，控制件为木棒，测量人员可以通过调整木棒在测量架的通孔的放置深度，进而设定所需高度。该方式操作简单，便于测量人员根据需求调节。
第二方面，本申请实施例提供一种测量方法，应用于如上述实施例中的测量装置，所述方法包括：将所述测量架的第二表面与地面接触，以使待测区域位于所述测量架的中空区域；将所述测量组件对准所述待测区域，环绕拍摄包含所述控制场组件以及所述待测区域的测量图像；将所述测量图像传输至所述终端设备，以使所述终端设备基于所述测量图像以及所述测量图像上的所述至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型；基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述待测区域的地表粗糙度。
第三方面，本申请实施例提供一种地表粗糙度测量方法，应用于终端设备，所述终端设备用于获取测量图像，其中，所述测量图像通过上述实施例中的测量装置获得，所述方法包括：基于所述测量图像以及所述测量图像上的至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型；基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表粗糙度。
结合上述第三方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表粗糙度，包括：基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差、所述数字高程模型表面积以及所述数字高程模型的投影面积；基于所述待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差、所述数字高程模型表面积以及所述数字高程模型的投影面积，获取所述待测区域的地表粗糙度；其中，所述地表粗糙度的计算公式为：
其中，ζ表示所述地表粗糙度；h*表示所述待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差；As表示所述数字高程模型表面积；Ap表示所述数字高程模型的投影面积。
在本申请实施例中，在测量地表粗糙度时，不仅考虑还地表表面积还考虑了地表起伏高度均方根高度偏差，其结果表征了地表起伏大小和粗糙程度，其粗糙度计算结果不会因采样方向不同而改变，改进了以往基于二维剖面测量粗糙度方向依赖性和代表性不足的缺点，进而提高了地表粗糙度测量结果的稳定性和可靠性。
第四方面，本申请实施例提供一种地表粗糙度测量装置，应用于终端设备，所述终端设备用于获取测量图像，其中，所述测量图像通过上述实施例中的测量装置获得，所述装置包括：生成模块，用于基于所述测量图像以及所述测量图像上的至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型；获取模块，用于基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表粗糙度。
第五方面，本申请实施例提供一种终端设备，包括：处理器和存储器，所述处理器和所述存储器连接；所述存储器用于存储程序；所述处理器用于调用存储在所述存储器中的程序，执行如上述第三方面实施例和/或结合上述第三方面实施例的一些可能的实现方式提供的方法。
第六方面，本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上述第三方面实施例和/或结合上述第三方面实施例的一些可能的实现方式提供的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种测量装置的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种测量架的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的一种设置在测量架上的控制件的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的另一种设置在测量架上的控制件的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的一种包含8个控制件的测量架的结构示意图。
图6为本申请实施例提供的一种测量方法的步骤流程图。
图7为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
图8为本申请实施例提供的一种地表粗糙度测量方法的步骤流程图。
图标：100-测量装置；10-控制场组件；11-测量架；110-方管；12-控制件；20-测量组件；21-相机；22-三角架；200-终端设备；201-处理器；202-存储器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
地表粗糙度的测定可以划分为非接触式和接触式测量。接触法测量装置成本低，操作简单，但分辨率低的缺点，且容易受地物表面特性影响，接触式测量方法有可能破环原有地物表面特性，且只能获取2维剖面的粗糙度，因此应用受限。非接触式的测量方法包括激光测量、雷达波等方法。非接触式测量方法精度高、自动化程度高。但该测量方法造价较高昂，携带不便，因此应用掣肘。
鉴于上述问题，本申请发明人经过研究探索，提出以下实施例以解决上述问题。
请参阅图1，本申请实施例提供一种测量装置100，包括控制场组件10以及测量组件20。
于本申请实施例中，测量组件20包括相机21。相机21用于对待测区域进行拍摄。可选地，测量组件20还可以包括三角架22。相机21安装在三角架22的顶端。三角架22用于调节相机21的拍摄角度以及起到固定相机21的作用。其中，在相机21上搭载的可以是定焦镜头，可以是变焦镜头，本申请不作限定。
于本申请实施例中，控制场组件10包括测量架11和至少三个控制件12。
需要说明的是，三维点云和数字高程模型的获取需要三个及三个以上的控制件12。因此，于本申请实施例中控制场组件包括至少三个控制件12。
测量架11包括相对的第一表面和第二表面，测量架11的整体结构具有贯穿第一表面以及第二表面的中空结构。至少三个控制件12设置在测量架11的第一表面。
上述控制场组件10在用于地表粗糙度测量时，测量架11的第二表面与地面接触，待测区域位于测量架11的中空位置。也即，将测量架11放置在待测区域上，以使待测区域位于测量架11的中空位置。此时，测量架11的第二表面相当于测量架11的底面，设置有至少三个控制件12的第一表面相当于测量架11的顶面。在放置好控制场组件10后，测量组件20对准待测区域进行环绕拍摄，测量组件20获取包含控制场组件10以及待测区域的测量图像，然后将测量图像传输至终端设备，以使得终端设备基于测量图像以及测量图像上的至少三个控制件12生成三维点云和数字高程模型，并基于三维点云和数字高程模型获取待测区域的地表粗糙度。
综上，本申请实施例提供的通过摄影测量地表粗糙度的测量装置，在保证经济成本的同时，也能够提供较高的测量精度。此外，通过本申请实施例所提供的控制场组件10，使得测量人员无需在测量时花费大量的时间布设控制点，节省了人力物力，提高了外业测量效率。
下面对测量架11的结构进行具体说明，请参阅图2，可选地，测量架11包括四个方管110。四个方管110依次首尾连接，形成矩形中空结构。于本申请实施例中，测量架11采用四个方管110首尾连接，结构简单，且测量架轻巧，便于携带。此外，由于照相时，成像也为矩形，因此通过矩形结构的测量架11，也便于对其进行拍摄，进而获取完整的位于测量架11内部的地表结构。
其中，为了进一步的提高方管110的轻便性，方管110可以采用铝质方管，不锈钢方管，铝合金方管；也可以采用木制方条。当方管110采用铝制方管或者铝合金方管时，为了防止后续拍摄时，铝制方管或者铝合金方管反光，可以在其表面喷漆或者涂覆深色颜料，以便于测量组件能够很好的拍摄到方管110以及位于方管110上的控制件。当然，在其他实施例中，也可以是为了在地面上保证测量架11的稳固，而采用不锈钢材质方管。对此，本申请不作限定。
整个测量架11的尺寸可以根据实际需求而定，比如，于本申请实施例中，四个方管110的长度均为1.1米。当然，在其他实施例中，四个方管110的长度还可以是1米、1.5米、2米等。四个方管110还可以是其中两个相对的方管110为1米，另外两个相对的方管110为1.8米等。
可选地，在其他实施例中，测量架11还可以包括六个方管以使得测量架11呈六边形结构、测量架11还可以包括八个方管以使得测量架11呈八边形结构。当然，整个测量架11还可以呈圆环结构。相应的，测量架11还可以采用圆管或着三角管等等，本申请不作限定。
为了更好的理解，后续测量架11的结构均以四个方管110组成的矩形中空结构进行说明。
可选地，为了便于安装和携带，四个方管110中相连的方管110采用可拆卸的连接方式。
作为一种可拆卸连接的实施方式，本申请采用合叶连接的方式对方管110进行连接，也即，四个方管110中相连的方管110采用合叶连接。通过合叶的连接方式，使得测量人员在收纳携带时，仅需将相对侧的合叶进行拆卸即可，另外两个合叶可以进行翻折，以使两个方管110收叠在一起。当测量人员需要使用时，仅需将相对侧合叶进行安装，然后，将四个合叶翻折开，以使测量架11形成矩形中空结构即可。该方式简单方便，便于测量人员操作。
作为另一种可拆卸连接的实施方式，四个方管110中相连的方管110可以采用螺丝的方式连接。比如，在相连的两个方管110的对应位置均设置有螺孔，通过螺丝穿过两个方管110的螺孔以实现方管110之间的可拆卸连接。
作为又一种可拆卸连接的实施方式，四个方管110相连的方管110之间还可以通过卡合的方式连接。比如，相连的两个方管110中，一个方管110设置卡槽，另一个方管110设置凸起，通过凸起和卡槽的卡合，以实现方管110之间的可拆卸连接。对于具体选择何种可拆卸连接方式，可以根据实际需求而定，本申请不作限定。
下面对设置在测量架11上的控制件12的结构进行具体说明，请参阅图3，作为一种实施方式，控制件12为螺丝。相应的，在测量架11上设置有螺孔。在控制场组件10使用时，螺丝与螺孔连接。测量人员在使用控制场组件10时，可以通过调整螺丝在螺孔中的旋转圈数，调节螺丝在测量架11上的高度。也即，测量人员可以对螺丝进行旋转，以使得螺丝达到所需的高度。该方式操作简单，便于测量人员的测量。
可选地，为了便于后续测量组件能够很好的拍摄到螺丝。螺丝采用黑色不锈木螺丝。当然，在其他实施例中，螺丝也可以采用常规的不锈钢螺丝，或者采用其他深色颜色的螺丝，本申请均不作限定。
作为另一种实施方式，请参阅图4，控制件12为木棒。相应的，在测量架11上设置有通孔。在控制场组件10使用时，木棒与通孔连接，测量人员在使用控制场组件10时，可以通过调整木棒在通孔中的放置深度，调节螺丝在测量架11上的高度。也即，测量人员可以对木棒进行按压或者向上拉，以使得木棒达到所需的高度。该方式操作简单，便于测量人员的测量。
可选地，控制件12除了采用木棒，还可以采用铝棒、铁棒等。而为了便于测量组件20能够很好的拍摄到铝棒、铁棒，可以在铝棒和铁棒上涂覆上深色颜料。
可选地，如图5所示，当测量架11的结构为四个方管组成的矩形中空结构时，本申请实施例中，设置在测量架11上的控制件12的数量为8个。8个控制件12分别设置在测量架11的第一表面的四个顶端以及四个方管的第一表面的中间。通过在矩形的测量架11上设置8个对称的控制件12，可以有效的提高后续生成三维点云和数字高程模型的精度。
综上所述，本申请实施例提供了一种通过摄影测量地表粗糙度的测量装置，该方式，在保证经济成本的同时，也能够提供较高的测量精度。此外，通过本申请实施例所提供的控制场组件10，使得测量人员无需在测量时花费大量的时间布设控制点，节省了人力物力，提高了外业测量效率。
请参阅图6，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种测量方法，应用于上述的测量装置100，该方法包括：步骤S101-步骤S103。
步骤S101：将所述测量架的第二表面与地面接触，以使待测区域位于所述测量架的中空区域。
首先，若是测量架采用的是可拆卸的连接方式，比如，测量架为四个方管依次首尾可拆卸连接，则首先需要安装好测量架，以使测量架呈矩形中空结构。而控制件可以是一直设置在方管上的，也可以是安装测量架上，再将控制件安装上去的。待控制组件安装完毕后，将测量架的第二表面放置在待测区域的地面上，以使待测区域位于所述测量架的中空区域。
步骤S102：将所述测量组件对准所述待测区域，环绕拍摄包含所述控制场组件以及所述待测区域的测量图像。
在放置后控制组件之后，对测量组件进行调节，比如通过三角架调节相机的高度和角度，以使相机对准待测区域。同时固定相机的焦距，然后对待测区域进行拍摄，拍摄的测量图像需要包含控制场组件以及待测区域。可选地，为了保证测量图像的有效性，可以同时拍摄9-16张测量图像，以供后续选择合适的清晰的测量图像进行处理。
步骤S103：将所述测量图像传输至所述终端设备，以使所述终端设备基于所述测量图像以及所述测量图像上的所述至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型；基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述待测区域的地表粗糙度。
最后，将测量图像传输至终端设备，使得终端设备根据测量图像获取得到待测区域的地表粗糙度。需要说明的是，测量组件中的相机可以具备通信模块，使得测量图像可以直接根据通信模块将测量图像传输至终端设备。当然，也可以是相机与终端设备之间通过传输线将测量图像进行传输。本申请对于传输过程不作限定。
请参阅图7，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种地表粗糙度测量方法，应用于终端设备200中。其中终端设备200可以是个人电脑(Personal Computer，PC)、平板电脑等。在结构上，终端设备200可以包括处理器201和存储器202。处理器201与存储器202直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。处理器201可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。处理器201也可以是通用处理器，例如，可以是中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。此外，通用处理器可以是微处理器或者任何常规处理器等。存储器202可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦可编程序只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，以及电可擦编程只读存储器(ElectricErasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)。存储器202用于存储程序，处理器201在接收到执行指令后，执行该程序。
具体的，终端设备200用于获取测量图像。其中，测量图像通过上述实施例提供的测量装置100获得。请参阅图8，终端设备200执行的地表粗糙度测量方法的步骤包括：步骤S201生成地表三维点云和数字高程模型-步骤S202基于三维点云或数字高程模型获取地表粗糙度。
步骤S201：基于所述测量图像以及所述测量图像上的至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型。
上述生成生成三维点云和数字高程模型的过程可以采用摄影测量软件(例如Lensphoto，Agisoft)，也即基于测量图像以及测量图像上的至少三个控制件，利用摄影测量软件(例如Lensphoto，Agisoft)处理生成三维点云和数字高程模型。
需要说明的是，生成的三维点云和数字高程模型的参数是参考控制件的坐标。比如，以设置在矩形中空结构测量架上的8个控制件为例。假设矩形边框的长度和宽度分别为L，和W，边框的厚度为h，8个控制件的高度分别为H1、H2、H3……H8。则8个控制件的坐标以左下角为坐标位点，从左到右，从下到上依次为(0，0，h+H1)，(L/2，0，h+H2)，(L，0，h+H3)，(0，W/2，h+H4)，(L，W/2，h+H5)，(0，W，h+H6)，(L/2，W，h+H7)，(L，W，h+H8)。进而根据8个控制件的坐标获取三维点云和数字高程模型的参数。
步骤S202：基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表粗糙度。
具体的，基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表粗糙度，包括：基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差、所述数字高程模型表面积以及所述数字高程模型的投影面积。基于所述待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差、所述数字高程模型表面积以及所述数字高程模型的投影面积，获取所述待测区域的地表粗糙度。
其中，所述地表粗糙度的计算公式为：
上述公式(1)中，ζ表示所述地表粗糙度。h*表示所述待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差。As表示所述数字高程模型表面积。Ap表示所述数字高程模型的投影面积。
其中，待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差h*的计算公式为：
上述公式(2)中，
表示平均高程，hi,j表示第i行第j列的高程，m表示数字高程模型的行数，n表示数字高程模型的列数。
其中，数字高程模型的投影面积Ap为整个控制场的测量架的中空结构的面积。比如测量架的长和宽均为1.5米时，则数字高程模型的投影面积Ap＝15*1.5＝2.25平方米。
其中，数字高程模型表面积As的求解方法可以根据数字高程模型栅格大小和高度编程求解。其计算方法如下：
假设数字高程模型栅格长度为a(cm)，网格点A为(i，j)，网格点B为(i，j+1)，网格点C为(i+1，j+1)，网格点D为(i+1，j)。网格点ABCD的表面积为三角形ABC和ACD的面积之和。三角形ABC和ACD的面积可根据海伦公式计算。其计算方法首先求解AB，AC，AD，BC，CD的边长：
需要说明的是，上述公式(3)-(7)中，hi,j表示网格点A的行列值；hi,j+1表示网格点B的行列值；hi+1,j+1表示网格点C的行列值；hi+1,j表示网格点D的行列值。
然后，根据海伦公式，计算三角形ABC和ACD的面积：
在上述公式(8)中，
在上述公式(9)中，
通过上述公式即可通过求解数字高程模型中每一个小区域的表面积进而得到整个数字高程模型表面积As。
综上，在本申请实施例中，在测量地表粗糙度时，不仅考虑还地表表面积还考虑了地表起伏高度均方根高度偏差，其结果表征了地表起伏大小和粗糙程度，其粗糙度计算结果不会因采样方向不同而改变，改进了以往基于二维剖面测量粗糙度方向依赖性和代表性不足的缺点，进而提高了地表粗糙度测量结果的稳定性和可靠性。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种地表粗糙度测量装置，应用于终端设备，所述终端设备用于获取测量图像，其中，所述测量图像通过上述实施例中的测量装置获得，所述装置包括：生成模块和获取模块。
生成模块，用于基于所述测量图像以及所述测量图像上的至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型。
获取模块，用于基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述测量图像上的待测区域的地表粗糙度。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序在被运行时执行上述实施例中提供的方法。
该存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。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，又例如，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通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，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。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种地表粗糙度测量方法，应用于测量装置，所述测量装置包括：控制场组件，包括测量架和至少三个控制件，所述测量架包括相对的第一表面和第二表面，所述测量架具有贯穿所述第一表面和所述第二表面的中空结构；所述至少三个控制件设置在所述第一表面上；所述控制场组件在使用时，所述测量架的第二表面与地面接触，待测区域位于所述测量架的中空区域；以及测量组件，所述测量组件用于对所述待测区域进行拍摄，进而获取包含所述控制场组件以及所述待测区域的测量图像，并将所述测量图像传输至终端设备，以使所述终端设备基于所述测量图像以及所述测量图像上的所述至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型，并基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述待测区域的地表粗糙度；其中，所述控制件为螺丝；所述测量架上设置有螺孔，所述螺丝与所述螺孔连接，通过调整所述螺丝在所述螺孔中的旋转圈数，能够调节所述螺丝在所述测量架上的高度；所述测量架包括四个方管；所述四个方管依次首尾连接，形成矩形中空结构，所述控制件的数量为8个，8个所述控制件分别设置在所述测量架的第一表面的四个顶端以及所述四个方管的第一表面的中间；其特征在于，所述方法包括：
将所述测量架的第二表面与地面接触，以使待测区域位于所述测量架的中空区域；
将所述测量组件对准所述待测区域，环绕拍摄包含所述控制场组件以及所述待测区域的测量图像；
将所述测量图像传输至所述终端设备，以使所述终端设备基于所述测量图像以及所述测量图像上的所述至少三个控制件生成三维点云和数字高程模型；基于所述三维点云和所述数字高程模型获取所述待测区域的地表粗糙度；
其中，所述地表粗糙度的计算公式为：
；其中，
表示所述地表粗糙度；
表示所述待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差；
表示所述数字高程模型表面积，
通过计算所述数字高程模型的所有相邻三个栅格组成的三角形的面积之和求取得到；相邻三个栅格组成的三角形的面积通过海伦公式计算得到；
表示所述数字高程模型的投影面积，
为所述测量架的中空结构的面积；
所述待测区域的地表起伏高度均方根高度偏差的计算公式为：
；
表示平均高程，
表示第i行第j列的高程，m表示所述数字高程模型的行数，n表示所述数字高程模型的列数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四个方管中的相连的两个方管采用可拆卸连接方式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述四个方管中的相连的两个方管采用合叶连接。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制件为木棒，所述测量架上设置有通孔，所述木棒与所述通孔连接，通过调整所述木棒在所述通孔中的放置深度，能够调节所述木棒在所述测量架上的高度。
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