CN114115339B - 基于gis平台的多规合一业务协同系统、方法及设备 - Google Patents

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CN114115339B CN202111335637.2A CN202111335637A CN114115339B CN 114115339 B CN114115339 B CN 114115339B CN 202111335637 A CN202111335637 A CN 202111335637A CN 114115339 B CN114115339 B CN 114115339B
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Abstract

本发明提供一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统、方法及设备，无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，设定无人机L形飞行路线，无人机在飞行过程中记录与不规则多边形待测区域的每个拐角点之间的距离以及此时激光测距传感器朝向与竖直方向的夹角，无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号依次标记为L1、L2、L3、…、Ln，对应夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号标记为M1、M2、M3、…、Mn，对应夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；计算待测量区域的面积
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，式子中Ln+1=L1，Mn+1=M1，An+1=A1，Bn+1=B1。

Description

基于GIS平台的多规合一业务协同系统、方法及设备
技术领域
本发明涉及一种测绘方法，特别是涉及一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统、方法及设备。
背景技术
多规合一是指在一张蓝图上展示经济、国土、环境等多个规划，解决原先各类规划自成体系、缺乏衔接导致的规划冲突的问题。建设多规合一业务协同平台，根据当地实际规划相关数据建库及数据处理后，设计“一张蓝图”管理系统、项目策划生成系统、综合管理系统，并实现系统与其他平台的对接，在规划目标、数据基础、用地准则、审批监管等多个环节实现统一，为简化行政审批提供重要支撑。
GIS技术是多规合一业务协同系统构建不可或缺的技术和组成部分，无论是已有的GIS平台建设成果还是GIS具备的空间分析功能，都是多规合一构建的重要支撑，可以提升工作开展的便捷度和高效性。
多规合一业务协同工作需要基于基础地理信息开展，土地类型和面积都是其中重要的信息，尤其是不规则多边形土地面积一直难以精准测量，需要采用更高效更精准的方式来实现，并基于GIS平台实现多规合一工作流的管理，这对于完善空间治理制度和提升空间治理能力等具有重要意义。
发明内容
因此，本发明为实现多规合一业务中不规则多边形土地面积测绘和工作流管理，设计了一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统、方法及设备。
本发明所采用的技术方案是：一种基于GIS平台的多规合一业务协同方法，其特征在于：
步骤1，无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内；
步骤2，设定无人机飞行路线，飞行路线的地面投影在待测量区域外，飞行路线呈L形，L形飞行路线的两条线段夹角为直角；
步骤3，顺时针或逆时针依次对不规则多边形待测区域的拐角点编号，依次为1、2、3、…、n；
步骤4，无人机在飞行过程中记录与不规则多边形待测区域的每个拐角点之间的距离以及此时激光测距传感器朝向与竖直方向的夹角，无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号依次标记为L1、L2、L3、…、Ln，对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号标记为M1、M2、M3、…、Mn，测距对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；
步骤5，计算待测量区域的面积
Figure 255001DEST_PATH_IMAGE001
上式子中Ln+1=L1，Mn+1=M1，An+1=A1，Bn+1=B1。
一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统，其特征在于：
包括执行模块、地图基础操作模块、数据展示模块、业务审批模块、项目查询模块、决策生成模块。
所述执行模块用于控制无人机实现待测区域的面积测量，在无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内，其具体步骤为：
(1)设定无人机飞行路线，飞行路线的地面投影在待测量区域外，飞行路线呈L形，L形飞行路线的两条线段夹角为直角；
(2)顺时针或逆时针依次对不规则多边形待测区域的拐角点编号，依次为1、2、3、…、n；
(3)无人机在飞行过程中记录与不规则多边形待测区域的每个拐角点之间的距离以及此时激光测距传感器朝向与竖直方向的夹角，无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号依次标记为L1、L2、L3、…、Ln，对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号标记为M1、M2、M3、…、Mn，测距对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；
(4)计算待测量区域的面积
Figure 109825DEST_PATH_IMAGE001
上式子中Ln+1=L1，Mn+1=M1，An+1=A1，Bn+1=B1。
所述地图基础操作模块包括地图缩放、地图位移、图签管理、地图检索等基本操作，为各部门提供成分展示。
所述数据展示模块将各部门的规划数据、审批数据集成在一张底图上进行展示，并支持地图分屏对比、地图打印输出等功能。
所述业务审批模块包括项目立项、项目核准、项目备案、用地申请、用地审批、用地划拨、用地规划许可证办理等功能，用于实现不同部门间审批数据的共享，提高业务审批办理效率。
所述项目查询模块包括空间查询、统计分析、城乡空间布局统计分析、土地利用总体规划统计分析、现状统计、差异图斑分析等功能，支持根据条件查询项目信息、根据给定的多边形范围进行查询，并且能够检测出不同规划数据之间的矛盾冲突，并对发现的冲突进行提醒。
所述决策生成模块包括年度计划生成、用地清单生成、区域评估等功能。
一种基于GIS平台的多规合一业务协同设备，其特征在于：
包括无人机和计算机终端，无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内；无人机内置定位模块、通信模块、无人机处理器和无人机存储器；无人机执行计算机终端发出的任务指令，无人机存储器短暂存储飞行路线信息、不规则多边形待测区域的拐角点编号、无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量的与各拐角点的距离L1、L2、L3、…、Ln，对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量的与各拐角点的距离M1、M2、M3、…、Mn，测距对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn。
计算机终端内置通信模块，还包括计算机终端处理器、计算机终端存储器以及储存在所述计算机终端存储器中且被配置由所述计算机终端处理器执行的计算机程序，所述计算机终端处理器执行所述计算机程序时，能够控制和实现上述的这种基于GIS平台的多规合一业务协同方法，实现上述的这种基于GIS平台的多规合一业务协同系统。
本发明中一种基于GIS平台的多规合一业务协同方法的原理为：
将不规则多边形的拐角，按照待测区域边线顺时针或逆时针依次编号，分别是1、2、3、…、n；
无人机的激光测距传感器的朝向调整限定在飞行路线的垂直面内，所以激光测距传感器发的光线的末端位于待测不规则多边形区域的第i拐角点时，即可测得Li或Mi，然后推算出第i个拐角点垂直于L形飞行路线两条线段地面投影的距离分别为Di=Li*sinAi和Ni=Mi*sinBi；为了证明本发明的计算式子准确无误，采用数学归纳法来计算证明：
(1)假设待测区域为最小的不规则三角型，三个顶点相对于飞行路线地面投影的坐标分别为O(D1，N1)、P(D2，N2)、Q(D3，N3)，为了便于计算将三角形平移，直至序号1的拐角O与坐标系的原点重叠，那么序号2和3拐角在三维空间中的坐标变为P(D2-D1，N2-N1，0)和Q(D3-D1，N3-N1，0)；计算三角形的面积
Figure 577977DEST_PATH_IMAGE002
证明在不规则三角形面积是符合面积测量式子的，假设n边形成立，推导n+1边形成立，n边形面积
Figure 910870DEST_PATH_IMAGE003
其中Dn+1=D1，Nn+1=N1；
n+1边形的面积计算，可以拆分成三角形和n边形面积之和，其中的三角形为序号1、n、n+1组成的三角形，那么
Figure 912193DEST_PATH_IMAGE005
其中Dn+2=D1，Nn+2=N1；代入Di=Li*sinAi，Ni=Mi*sinBi，即是上述方法中无人机装载激光测距传感器测量不规则多边形面积的数学式，至此，可知上述方法中无人机装载激光测距传感器测量不规则多边形面积的数学式是正确的。
本发明一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统、方法及设备具有如下优点：
(1)设计无人机L形飞行路线，作为待测量土地的拐角点坐标的基准线，巧妙实用；
(2)利用不规则多边形待测量土地的拐角点位置计算出其面积，构思新颖；
(3)利用GIS平台对多规合一业务协同工作进行全流程管理，直观高效。
所以，这种基于GIS平台的多规合一业务协同系统、方法及设备，能够实现多规合一业务中不规则多边形土地面积测绘和工作流管理。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是无人机底部的装配结构示意图。
图2是实施例中无人机底部的激光测距传感器的装配结构示意图。
图3是Li和Di、Mi和Ni的几何关系示意图。
图4是不规则多边形待测土地面积计算方法流程图。
图中标号：a-无人机、b-控制激光测距传感器在飞行路线的垂直面内转动的步进电机、c-激光测距传感器、d-摄像头、e-无人机飞行路线、f-无人机飞行路线的地面投影、g-不规则多边形待测区域、Li-L形飞行路线的第一段线段上的激光测距传感器测量的与待测区第i个拐角间的距离、Ai-测量Li时激光与竖直方向的夹角、Di-Li在地面的投影、Mi-L形飞行路线的第二段线段上的激光测距传感器测量的与待测区第i个拐角间的距离、Bi-测量Mi时激光与竖直方向的夹角、Ni-Mi在地面的投影、1-待测区域的第1个拐角点、i-待测区域的第i个拐角点、n-待测区域的第n个拐角点。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统、方法及设备作进一步的详细描述。
本发明所采用的技术方案，如图1、图2、图3、图4所示：一种基于GIS平台的多规合一业务协同方法，其特征在于：
步骤1，无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内；具体实施时，在无人机底部安装步进电机，步进电机的输出轴与飞行方向平行，激光测距传感器的底端安装在步进电机的输出轴上，使得激光测距传感器的朝向始终在飞行路线的垂直面内；
步骤2，设定无人机飞行路线，飞行路线的地面投影在待测量区域外，飞行路线呈L形，L形飞行路线的两条线段夹角为直角；
步骤3，顺时针或逆时针依次对不规则多边形待测区域的拐角点编号，依次为1、2、3、…、n；
步骤4，无人机在飞行过程中记录与不规则多边形待测区域的每个拐角点之间的距离以及此时激光测距传感器朝向与竖直方向的夹角，无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号依次标记为L1、L2、L3、…、Ln，对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号标记为M1、M2、M3、…、Mn，测距对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；
步骤5，计算待测量区域的面积
Figure 203497DEST_PATH_IMAGE001
上式子中Ln+1=L1，Mn+1=M1，An+1=A1，Bn+1=B1。
进一步讲，在具体实施时，无人机底部安装步进电机，所述激光测距传感器和摄像头安装在步进电机的输出轴上，处理器通过发出正脉冲和负脉冲控制步进电机的输出轴的转动，工作人员通过摄像头看到激光对准待测区拐角点时，处理器通过正脉冲和负脉冲的数量变化，即可计算出激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角。
一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统，其特征在于：
包括执行模块、地图基础操作模块、数据展示模块、业务审批模块、项目查询模块、决策生成模块。
所述执行模块用于控制无人机实现待测区域的面积测量，在无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内，其具体步骤为：
(1)设定无人机飞行路线，飞行路线的地面投影在待测量区域外，飞行路线呈L形，L形飞行路线的两条线段夹角为直角；
(2)顺时针或逆时针依次对不规则多边形待测区域的拐角点编号，依次为1、2、3、…、n；
(3)无人机在飞行过程中记录与不规则多边形待测区域的每个拐角点之间的距离以及此时激光测距传感器朝向与竖直方向的夹角，无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号依次标记为L1、L2、L3、…、Ln，对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的距离，按照拐角点编号标记为M1、M2、M3、…、Mn，测距对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；
(4)计算待测量区域的面积
Figure 156016DEST_PATH_IMAGE001
上式子中Ln+1=L1，Mn+1=M1，An+1=A1，Bn+1=B1。
所述地图基础操作模块包括地图缩放、地图位移、图签管理、地图检索等基本操作，为各部门提供成分展示。
所述数据展示模块将各部门的规划数据、审批数据集成在一张底图上进行展示，并支持地图分屏对比、地图打印输出等功能。
所述业务审批模块包括项目立项、项目核准、项目备案、用地申请、用地审批、用地划拨、用地规划许可证办理等功能，用于实现不同部门间审批数据的共享，提高业务审批办理效率。
所述项目查询模块包括空间查询、统计分析、城乡空间布局统计分析、土地利用总体规划统计分析、现状统计、差异图斑分析等功能，支持根据条件查询项目信息、根据给定的多边形范围进行查询，并且能够检测出不同规划数据之间的矛盾冲突，并对发现的冲突进行提醒。
所述决策生成模块包括年度计划生成、用地清单生成、区域评估等功能。
一种基于GIS平台的多规合一业务协同设备，其特征在于：
包括无人机和计算机终端，无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内；无人机内置定位模块、通信模块、无人机处理器和无人机存储器；无人机执行计算机终端发出的任务指令，无人机存储器短暂存储飞行路线信息、不规则多边形待测区域的拐角点编号、无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量的与各拐角点的距离L1、L2、L3、…、Ln，对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量的与各拐角点的距离M1、M2、M3、…、Mn，测距对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn。
计算机终端内置通信模块，还包括计算机终端处理器、计算机终端存储器以及储存在所述计算机终端存储器中且被配置由所述计算机终端处理器执行的计算机程序，所述计算机终端处理器执行所述计算机程序时，能够控制和实现上述的这种基于GIS平台的多规合一业务协同方法，实现上述的这种基于GIS平台的多规合一业务协同系统。
本发明中一种基于GIS平台的多规合一业务协同方法的原理为：
将不规则多边形的拐角，按照待测区域边线顺时针或逆时针依次编号，分别是1、2、3、…、n；
无人机的激光测距传感器的朝向调整限定在飞行路线的垂直面内，所以激光测距传感器发的光线的末端位于待测不规则多边形区域的第i拐角点时，即可测得Li或Mi，然后推算出第i个拐角点垂直于L形飞行路线两条线段地面投影的距离分别为Di=Li*sinAi和Ni=Mi*sinBi；为了证明本发明的计算式子准确无误，采用数学归纳法来计算证明：
(1)假设待测区域为最小的不规则三角型，三个顶点相对于飞行路线地面投影的坐标分别为O(D1，N1)、P(D2，N2)、Q(D3，N3)，为了便于计算将三角形平移，直至序号1的拐角O与坐标系的原点重叠，那么序号2和3拐角在三维空间中的坐标变为P(D2-D1，N2-N1，0)和Q(D3-D1，N3-N1，0)；计算三角形的面积
Figure 292599DEST_PATH_IMAGE002
证明在不规则三角形面积是符合面积测量式子的，假设n边形成立，推导n+1边形成立，n边形面积
Figure 430319DEST_PATH_IMAGE006
其中Dn+1=D1，Nn+1=N1；
n+1边形的面积计算，可以拆分成三角形和n边形面积之和，其中的三角形为序号1、n、n+1组成的三角形，那么
Figure 610634DEST_PATH_IMAGE007
其中Dn+2=D1，Nn+2=N1；代入Di=Li*sinAi，Ni=Mi*sinBi，即是上述方法中无人机装载激光测距传感器测量不规则多边形面积的数学式，至此，可知上述方法中无人机装载激光测距传感器测量不规则多边形面积的数学式是正确的。
上文描述中*代表乘号，/代表除号。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于GIS平台的多规合一业务协同方法，其特征在于：
步骤1，无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内；
步骤2，设定无人机飞行路线，飞行路线的地面投影在待测量区域外，飞行路线呈L形，L形飞行路线的两条线段夹角为直角；
步骤3，顺时针或逆时针依次对不规则多边形待测区域的拐角点编号，依次为1、2、3、…、n；
步骤4，无人机在飞行过程中记录与不规则多边形待测区域的每个拐角点之间的直线距离以及此时激光测距传感器朝向与竖直方向的夹角，无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的直线距离，按照拐角点编号依次标记为L1、L2、L3、…、Ln，L1、L2、L3、…、Ln对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的直线距离，按照拐角点编号标记为M1、M2、M3、…、Mn，M1、M2、M3、…、Mn对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；
步骤5，计算待测量区域的面积
Figure QLYQS_1
；
上式子中Ln+1=L1，Mn+1=M1，An+1=A1，Bn+1=B1。
2.一种基于GIS平台的多规合一业务协同系统，其特征在于：
包括执行模块、地图基础操作模块、数据展示模块、业务审批模块、项目查询模块、决策生成模块；
所述执行模块用于控制无人机实现待测区域的面积测量，在无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内，其具体步骤为：
(1)设定无人机飞行路线，飞行路线的地面投影在待测量区域外，飞行路线呈L形，L形飞行路线的两条线段夹角为直角；
(2)顺时针或逆时针依次对不规则多边形待测区域的拐角点编号，依次为1、2、3、…、n；
(3)无人机在飞行过程中记录与不规则多边形待测区域的每个拐角点之间的距离以及此时激光测距传感器朝向与竖直方向的夹角，无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的直线距离，按照拐角点编号依次标记为L1、L2、L3、…、Ln，L1、L2、L3、…、Ln对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量与各拐角点的直线距离，按照拐角点编号标记为M1、M2、M3、…、Mn，M1、M2、M3、…、Mn对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；
(4)计算待测量区域的面积
Figure QLYQS_2
；
上式子中Ln+1=L1，Mn+1=M1，An+1=A1，Bn+1=B1；
所述地图基础操作模块包括地图缩放、地图位移、图签管理、地图检索基本操作，为各部门提供成分展示；
所述数据展示模块将各部门的规划数据、审批数据集成在一张底图上进行展示，并支持地图分屏对比、地图打印输出功能；
所述业务审批模块包括项目立项、项目核准、项目备案、用地申请、用地审批、用地划拨、用地规划许可证办理功能，用于实现不同部门间审批数据的共享，提高业务审批办理效率；
所述项目查询模块包括空间查询、统计分析、城乡空间布局统计分析、土地利用总体规划统计分析、现状统计、差异图斑分析功能，支持根据条件查询项目信息、根据给定的多边形范围进行查询，并且能够检测出不同规划数据之间的矛盾冲突，并对发现的冲突进行提醒；
所述决策生成模块包括年度计划生成、用地清单生成、区域评估功能。
3.一种基于GIS平台的多规合一业务协同设备，其特征在于：
包括无人机和计算机终端，无人机底部布设摄像头和激光测距传感器，所述摄像头和激光测距传感器的朝向始终一致并且可以调节，所述激光测距传感器的朝向限定在飞行路线的垂直面内；无人机内置定位模块、通信模块、无人机处理器和无人机存储器；无人机执行计算机终端发出的任务指令，无人机存储器短暂存储飞行路线信息、不规则多边形待测区域的拐角点编号、无人机在L形路线的第一段直线线段上飞行时，测量的与各拐角点的距离L1、L2、L3、…、Ln，L1、L2、L3、…、Ln对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为A1、A2、A3、…、An；无人机在L形路线的第二段直线线段上飞行时，测量的与各拐角点的距离M1、M2、M3、…、Mn，M1、M2、M3、…、Mn对应的激光测距传感器的朝向与竖直方向的夹角依次为B1、B2、B3、…、Bn；
计算机终端内置通信模块，还包括计算机终端处理器、计算机终端存储器以及储存在所述计算机终端存储器中且被配置由所述计算机终端处理器执行的计算机程序，所述计算机终端处理器执行所述计算机程序时，能够控制和实现权利要求1所述的基于GIS平台的多规合一业务协同方法，实现权利要求2所述的基于GIS平台的多规合一业务协同系统。
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