CN116539014A - 一种水利工程地质的测绘系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水利工程地质的测绘系统及方法，所述的方法包括：获取水利工程中待测绘区域以及周边区域的地质区域图，从所述的地质区域图中截取一个矩形区域作为参考区域，对所述的参考区域进行网格划分；将若干个所述的网格区域的宽边中心点定义为中转点，并在所述的中转点所在的地理位置处设置无人机中转平台；以同一个网格区域的两个中转点的连线作为无人机的测绘路线；并让无人机从中转点处出发，沿着测绘路线进行飞行并测绘；无人机进入目标区域中相邻最近的中转点，并在充电完成后对所述的目标区域进行测绘。相比于现有技术中的，工作人员携带到指定位置放飞的方式，本发明工作效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及地质测绘技术领域，具体涉及一种水利工程地质的测绘系统及方法。
背景技术
水利工程是以人工利用水资源、改变自然水文地质条件，达到调节水资源供应和防洪排涝等目的的工程建设，主要包括水库、水闸、运河、灌溉系统、抽水站、防洪工程等多种类型。地质测绘是通过现代地球物理、遥感、测量和数字技术等手段，得出地貌、地形、地壳构造、地下水文地质、矿产资源和环境地质等信息的过程。其主要目的是为了提供地质勘探、矿产开发、土地利用、环境保护和城市规划等方面的各种地质数据和技术支撑。
在水利工程中，地质测绘是不可或缺的基础，但是传统的通过指派工作人员进行时作业，从而进行实地勘测的方式过于繁琐，因此无人机航拍逐渐取代了室外勘测的方式。无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，随着无人机与数码相机技术的发展，基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势。
但是在实际使用的过程中，无人机虽然可以根据预先规划好的航线自动飞行，并通过其上搭载的装置获得目标区域的地质数据；但是受限于搭载重量、无人机型号、电池容量和天气因素等等原因，即使是较大的商用级别的无人机，也只能飞行一至数个小时；所以，对于一些涵盖范围比较大的水利工程地质测绘来说，当无人机的数量不够时，需要在无人机完成目标区域的测绘后收回，并带往下一区域进行测绘，工作效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水利工程地质的测绘系统及方法，解决上述技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种水利工程地质的测绘方法，包括以下步骤：
获取水利工程中待测绘区域以及周边区域的地质区域图，从所述的地质区域图中截取一个矩形区域作为参考区域，对所述的参考区域进行网格划分，生成若干个网格区域；所述的网格长度为0.8E，宽度为0.9L，其中E表示无人机的标准续航里程，L表示无人机上搭载的测绘装置的测绘宽度；
将若干个所述的网格区域的宽边中心点定义为中转点，获取所述的中转点对应的地理坐标，并在所述的中转点所在的地理位置处设置无人机中转平台，所述的无人机中转平台用于给无人机充电；
以同一个网格区域的两个中转点的连线作为无人机的测绘路线；并让无人机从中转点处出发，沿着测绘路线进行飞行并测绘；
当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，进入无人机中转平台中进行充电，对完成测绘的网格区域进行标记；并在充电完成后，选取相邻且未标记的网格区域作为目标区域；
无人机进入目标区域中相邻最近的中转点，并再次进行充电；并在充电完成后对所述的目标区域进行测绘；测绘完成后，进入无人机中转平台中进行充电，并重新选取目标区域。
作为本发明进一步的方案：所述的参考区域的宽度为网格宽度的整数倍；所述的参考区域的长度为网格长度的整数倍；并且所述的参考区域中包含待测绘区域。
作为本发明进一步的方案：宽边重合的网格区域，共用一个中转点，在公用的中转点投放无人机后，所述的无人机随机选取一个网格区域进行测绘；并且同一个所述的中转点只能作为一台无人机的出发点。
作为本发明进一步的方案：当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，与当前网格区域相邻的网格区域中不存在未标记的网格区域时，无人机进入待机状态；并在所有无人机进入待机状态后，检测所述的网格区域是否都已被标记，如果都已被标记，则本次测绘完成。
作为本发明进一步的方案：如果在所有无人机进入待机状态后，仍然存在未被标记的网格区域时，将未标记的网格区域定义遗漏区域，调取距离所述的遗漏区域最近的待机无人机的地理坐标，计算所述的无人机坐标与所述的遗漏区域的中转点的最近距离；当所述的最近距离小于0.8E时，所述的待机无人机在完成充电后前往距离其最近的中转点，并在所述的中转点完成充电后出发，进行测绘。
作为本发明进一步的方案：当所述的待机无人机与所述的遗漏区域的中转点的最近距离大于0.8E时，选取若干个中转点作为过渡点，以待机无人机所在位置、过渡点坐标和遗漏区域的中转点坐标的连线作为支援路线，调动所述的待机无人机前往；并且所述的待机无人机所在位置与过渡点之间的直线距离小于0.8E，所述的过渡点与遗漏区域的中转点之间的直线距离小于0.8E。
作为本发明进一步的方案：当所述的无人机在执行测绘的过程中故障时，系统无法接收到连续的测绘图像或者无人机无法到达当前网格区域的另一个中转点时，则当前网格区域不标记，等待其他无人机进行重新测绘。
一种水利工程地质的测绘系统，包括：
网格划分模块：获取水利工程中待测绘区域以及周边区域的地质区域图，从所述的地质区域图中截取一个矩形区域作为参考区域，对所述的参考区域进行网格划分，生成若干个网格区域；所述的网格长度为0.8E，宽度为0.9L，其中E表示无人机的标准续航里程，L表示无人机上搭载的测绘装置的测绘宽度；
中转设置模块：将若干个所述的网格区域的宽边中心点定义为中转点，获取所述的中转点对应的地理坐标，并在所述的中转点所在的地理位置处设置无人机中转平台，所述的无人机中转平台用于给无人机充电；
测绘模块：以同一个网格区域的两个中转点的连线作为无人机的测绘路线；并让无人机从中转点处出发，沿着测绘路线进行飞行并测绘；
当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，进入无人机中转平台中进行充电，对完成测绘的网格区域进行标记；并在充电完成后，选取相邻且未标记的网格区域作为目标区域；
无人机进入目标区域中相邻最近的中转点，并再次进行充电；并在充电完成后对所述的目标区域进行测绘；测绘完成后，进入无人机中转平台中进行充电，并重新选取目标区域。
本发明的有益效果：在本发明中，根据无人机的标准续航里程和搭载在其上的测绘装置的测绘宽度作为网格的参数对参考区域进行划分；而参考区域的建立是以网格区域的大小以及待测区域来决定的，从而实现划分后的各个网格区域的完整性；而取网格的宽边的中心点作为中转点是在考虑到无人机的测绘宽度以及续航之后决定的，并且因为无人机是空中勘察且高度较高，空中遮挡物几乎没有，所以采用中转点的连线作为无人机的飞行测绘路线；而且在测绘过程中，无人机可以在完成一个网格区域后进入中转点进行充电，并且规划下一个目标区域，从而实现无人机自动测绘，相比于现有技术中的，工作人员携带到指定位置放飞的方式，本发明工作效率更高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种水利工程地质的测绘方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种水利工程地质的测绘方法，包括以下步骤：
获取水利工程中待测绘区域以及周边区域的地质区域图，从所述的地质区域图中截取一个矩形区域作为参考区域，对所述的参考区域进行网格划分，生成若干个网格区域；所述的网格长度为0.8E，宽度为0.9L，其中E表示无人机的标准续航里程，L表示无人机上搭载的测绘装置的测绘宽度；
将若干个所述的网格区域的宽边中心点定义为中转点，获取所述的中转点对应的地理坐标，并在所述的中转点所在的地理位置处设置无人机中转平台，所述的无人机中转平台用于给无人机充电；
以同一个网格区域的两个中转点的连线作为无人机的测绘路线；并让无人机从中转点处出发，沿着测绘路线进行飞行并测绘；
当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，进入无人机中转平台中进行充电，对完成测绘的网格区域进行标记；并在充电完成后，选取相邻且未标记的网格区域作为目标区域；
无人机进入目标区域中相邻最近的中转点，并再次进行充电；并在充电完成后对所述的目标区域进行测绘；测绘完成后，进入无人机中转平台中进行充电，并重新选取目标区域。
首先，值得注意的是，无人机是作为动力和搭载平台，来搭载相应的装置飞行，从而实现对目标区域的测量；而且，无人机的飞行高度因其设计和用途不同而有所差异，小型消费级别的无人机一般飞行高度在几百米以下，而大型商用或军用级别的无人机则可以飞行到数千米的高空；而本发明中针对的是水利工程中，高度低于无人机一般飞行高度的区域的测绘，对于一些较高的山峰，不在本发明的设计范围之类；同样对于一些地形较为复杂的山谷或者裂谷等，也不是简单的无人机测绘能够完成，需要工作人员进行实地勘察，同样不在本发明的保护范围之内。
因此，在本发明中，根据无人机的标准续航里程和搭载在其上的测绘装置的测绘宽度作为网格的参数对参考区域进行划分；而参考区域的建立是以网格区域的大小以及待测区域来决定的，从而实现划分后的各个网格区域的完整性；而取网格的宽边的中心点作为中转点是在考虑到无人机的测绘宽度以及续航之后决定的，并且因为无人机是空中勘察且高度较高，空中遮挡物几乎没有，所以采用中转点的连线作为无人机的飞行测绘路线；而且在测绘过程中，无人机可以在完成一个网格区域后进入中转点进行充电，并且规划下一个目标区域，从而实现无人机自动测绘，相比于现有技术中的，工作人员携带到指定位置放飞的方式，本发明工作效率更高。
值得注意的是，在地图规划的中转点，不一定每一个对应的设计地理位置都适合安放无人机中转平台，因此在实际的应用中，安放无人机中转平台时，可以稍微偏离中转点的地理坐标，但实际的测绘路线不应超过0.85E，保留15%的电量作为裕度。
还有一个值得注意的是，在本方案中在理论有可能会出现两台无人机在充电完成之后，选取同一个网格区域作为目标区域，从而导致测绘重复的情况发生；因此，在本发明这种对于网格区域的标记需要增加一个选中标记，这个选中标记会在无人机进入当前网格区域后标记上，此时该网格区域无法再次被选取为目标区域，并且当无人机完成当前网格区域的测绘后，对当前测绘的网格区域标记为完成；而如果无人机在出发后发生故障时，则将当前网格区域的选中标记删除。
在本发明一种优选的实施例中，为了实现网格区域是整数个，所述的参考区域的宽度为网格宽度的整数倍；所述的参考区域的长度为网格长度的整数倍；并且所述的参考区域中包含待测绘区域。
在本发明一种优选的实施例中，宽边重合的网格区域，共用一个中转点，在公用的中转点投放无人机后，所述的无人机随机选取一个网格区域进行测绘；并且同一个所述的中转点只能作为一台无人机的出发点。
在本发明一种优选的实施例中，当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，与当前网格区域相邻的网格区域中不存在未标记的网格区域时，无人机进入待机状态；并在所有无人机进入待机状态后，检测所述的网格区域是否都已被标记，如果都已被标记，则本次测绘完成。
在本发明一种优选的实施例中，如果在所有无人机进入待机状态后，仍然存在未被标记的网格区域时，将未标记的网格区域定义遗漏区域，调取距离所述的遗漏区域最近的待机无人机的地理坐标，计算所述的无人机坐标与所述的遗漏区域的中转点的最近距离；当所述的最近距离小于0.8E时，所述的待机无人机在完成充电后前往距离其最近的中转点，并在所述的中转点完成充电后出发，进行测绘。
在本发明一种优选的实施例中，当所述的待机无人机与所述的遗漏区域的中转点的最近距离大于0.8E时，选取若干个中转点作为过渡点，以待机无人机所在位置、过渡点坐标和遗漏区域的中转点坐标的连线作为支援路线，调动所述的待机无人机前往；并且所述的待机无人机所在位置与过渡点之间的直线距离小于0.8E，所述的过渡点与遗漏区域的中转点之间的直线距离小于0.8E。
在本发明一种优选的实施例中，当所述的无人机在执行测绘的过程中故障时，系统无法接收到连续的测绘图像或者无人机无法到达当前网格区域的另一个中转点时，则当前网格区域不标记，等待其他无人机进行重新测绘。
一种水利工程地质的测绘系统，包括：
网格划分模块：获取水利工程中待测绘区域以及周边区域的地质区域图，从所述的地质区域图中截取一个矩形区域作为参考区域，对所述的参考区域进行网格划分，生成若干个网格区域；所述的网格长度为0.8E，宽度为0.9L，其中E表示无人机的标准续航里程，L表示无人机上搭载的测绘装置的测绘宽度；
中转设置模块：将若干个所述的网格区域的宽边中心点定义为中转点，获取所述的中转点对应的地理坐标，并在所述的中转点所在的地理位置处设置无人机中转平台，所述的无人机中转平台用于给无人机充电；
测绘模块：以同一个网格区域的两个中转点的连线作为无人机的测绘路线；并让无人机从中转点处出发，沿着测绘路线进行飞行并测绘；
当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，进入无人机中转平台中进行充电，对完成测绘的网格区域进行标记；并在充电完成后，选取相邻且未标记的网格区域作为目标区域；
无人机进入目标区域中相邻最近的中转点，并再次进行充电；并在充电完成后对所述的目标区域进行测绘；测绘完成后，进入无人机中转平台中进行充电，并重新选取目标区域。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种水利工程地质的测绘方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取水利工程中待测绘区域以及周边区域的地质区域图，从所述的地质区域图中截取一个矩形区域作为参考区域，对所述的参考区域进行网格划分，生成若干个网格区域；所述的网格长度为0.8E，宽度为0.9L，其中E表示无人机的标准续航里程，L表示无人机上搭载的测绘装置的测绘宽度；
将若干个所述的网格区域的宽边中心点定义为中转点，获取所述的中转点对应的地理坐标，并在所述的中转点所在的地理位置处设置无人机中转平台，所述的无人机中转平台用于给无人机充电；
以同一个网格区域的两个中转点的连线作为无人机的测绘路线；并让无人机从中转点处出发，沿着测绘路线进行飞行并测绘；
当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，进入无人机中转平台中进行充电，对完成测绘的网格区域进行标记；并在充电完成后，选取相邻且未标记的网格区域作为目标区域；
无人机进入目标区域中相邻最近的中转点，并再次进行充电；并在充电完成后对所述的目标区域进行测绘；测绘完成后，进入无人机中转平台中进行充电，并重新选取目标区域。
2.根据权利要求1所述的一种水利工程地质的测绘方法，其特征在于，所述的参考区域的宽度为网格宽度的整数倍；所述的参考区域的长度为网格长度的整数倍；并且所述的参考区域中包含待测绘区域。
3.根据权利要求1所述的一种水利工程地质的测绘方法，其特征在于，宽边重合的网格区域，共用一个中转点，在公用的中转点投放无人机后，所述的无人机随机选取一个网格区域进行测绘；并且同一个所述的中转点只能作为一台无人机的出发点。
4.根据权利要求1所述的一种水利工程地质的测绘方法，其特征在于，当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，与当前网格区域相邻的网格区域中不存在未标记的网格区域时，无人机进入待机状态；并在所有无人机进入待机状态后，检测所述的网格区域是否都已被标记，如果都已被标记，则本次测绘完成。
5.根据权利要求4所述的一种水利工程地质的测绘方法，其特征在于，如果在所有无人机进入待机状态后，仍然存在未被标记的网格区域时，将未标记的网格区域定义遗漏区域，调取距离所述的遗漏区域最近的待机无人机的地理坐标，计算所述的无人机坐标与所述的遗漏区域的中转点的最近距离；当所述的最近距离小于0.8E时，所述的待机无人机在完成充电后前往距离其最近的中转点，并在所述的中转点完成充电后出发，进行测绘。
6.根据权利要求5所述的一种水利工程地质的测绘方法，其特征在于，当所述的待机无人机与所述的遗漏区域的中转点的最近距离大于0.8E时，选取若干个中转点作为过渡点，以待机无人机所在位置、过渡点坐标和遗漏区域的中转点坐标的连线作为支援路线，调动所述的待机无人机前往；并且所述的待机无人机所在位置与过渡点之间的直线距离小于0.8E，所述的过渡点与遗漏区域的中转点之间的直线距离小于0.8E。
7.根据权利要求1所述的一种水利工程地质的测绘方法，其特征在于，当所述的无人机在执行测绘的过程中故障时，系统无法接收到连续的测绘图像或者无人机无法到达当前网格区域的另一个中转点时，则当前网格区域不标记，等待其他无人机进行重新测绘。
8.一种水利工程地质的测绘系统，其特征在于，包括：
网格划分模块：获取水利工程中待测绘区域以及周边区域的地质区域图，从所述的地质区域图中截取一个矩形区域作为参考区域，对所述的参考区域进行网格划分，生成若干个网格区域；所述的网格长度为0.8E，宽度为0.9L，其中E表示无人机的标准续航里程，L表示无人机上搭载的测绘装置的测绘宽度；
中转设置模块：将若干个所述的网格区域的宽边中心点定义为中转点，获取所述的中转点对应的地理坐标，并在所述的中转点所在的地理位置处设置无人机中转平台，所述的无人机中转平台用于给无人机充电；
测绘模块：以同一个网格区域的两个中转点的连线作为无人机的测绘路线；并让无人机从中转点处出发，沿着测绘路线进行飞行并测绘；
当所述的无人机完成当前网格区域的测绘后，进入无人机中转平台中进行充电，对完成测绘的网格区域进行标记；并在充电完成后，选取相邻且未标记的网格区域作为目标区域；
无人机进入目标区域中相邻最近的中转点，并再次进行充电；并在充电完成后对所述的目标区域进行测绘；测绘完成后，进入无人机中转平台中进行充电，并重新选取目标区域。
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