CN201622071U - 无控制点地区地形图低空测图传感平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无控制点地区地形图低空测图传感平台，搭载在低空飞行平台上进行低空测图作业，所述传感平台由一台相机与至少三个激光测距仪组成，激光测距仪分散排列，其光源发射轴线与相机焦点所在的水平面形成的各交点与相机焦点F共直线L；各激光测距仪光源发射轴线指向与直线L形成一定夹角。本实用新型装置可在由于灾难或其它无法通过地面人工作业获取条地面控制点参数的情况下，有效地获取地面控制点参数，完成地形图绘制。
Description
所属技术领域
本实用新型属于航空摄影测量仪器设备制造领域。
背景技术
大地震发生后，影响交通生命线畅通的主要灾害形式是滑坡，泥石流掩埋道路。道路抢通施工进度测算的重要基本数据之一是土方量。通过地震前后两个DEM数据运算可以获得土方量值，但是在地震刚刚发生后的灾区，是没有震后DEM数据(或地形图)可用的。这种极大的灾难环境下，无人机云下低空遥感可以获得大比例尺的遥感图像，要想按照通常的流程在地面测量控制点是不可能的。摄影测量技术中一个基本要求是地面控制点的测量数据，因此仅有图像没有地面控制点是不能绘出地形图的。在很多灾害与灾难条件下，需要地形图但是却不能获得地面控制点参数。如2008年5.12地震后拍摄的无人机图像只是根据相对航高有一个平均比例尺，通过拼接后可以作为地震灾害和环境变化解译使用，无法提供抢险救灾指挥抢通的决策需要的清除土石方量的基本数据。
目前现有测图工作需要现场布设控制点，即现场量测控制点地理坐标，运用到后期工作站测图中的空中三角测量加密及测图环节，也就是说，灾后遭到破坏的地形无法获得控制点信息，也就无法取得震后地形。
实用新型内容
鉴于现有技术的以上缺点，本实用新型的目的是研究一种基于相机与激光测距仪组合用于无控制点地区地形图低空测图的传感器平台，使之克服现有技术的以上缺点。
本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。
无控制点地区地形图低空测图传感平台，搭载在低空飞行平台上进行低空测图作业，所述传感器平台由一台相机与至少三个激光测距仪组成，激光测距仪分散排列，其光源发射轴线与相机焦点所在的水平面形成的各交点与相机焦点F共直线L；各激光测距仪光源发射轴线指向与直线L形成一定夹角。
采用本实用新型的技术，可在由于灾难或其它无法通过地面人工作业获取条地面控制点参数的情况下，有效地获取地面控制点参数，完成地形图绘制。
附图说明
图1、本实用新型采用传感器平台的侧视图。
图2、图1的俯视图。
图3、图2的K向视图。
具体实施方式
结合图1图2和图3，依据无人机平台，将常规相机(2)与三个以上(在本实施例中为三个)激光测距仪集成在一个刚性平台(1)上，激光测距仪(11)、(12)、(13)安装在垂直于航向的平面上并限制指向地面被摄影区，各个激光测距仪指向相机摄影区域的不同方向，在本例中，激光测距仪11)、(12)和(13)分别指向平台航向方向的左下、垂直和右下方向。每个激光测距仪的激光束与相机成像射线束里一条确定的射线平行。随着无人机的飞行，相机对勘测目标完成成像；经一微小时间间隔(飞行器沿航向移动一段相当于相机镜头与某测距仪的安装距离的用时)，该激光测距仪运动到相机成像的位置，该激光测距仪的激光射线与相机成像时对应的一条射线重合，同时该激光测距仪完成一次测距。由图3可看到各激光测距仪光源发射轴线指向与直线L形成一定夹角，实施测距的激光束组合为一个扇面，该扇面垂直于飞行轴线。激光束交点与相机摄影时的焦点处在同一条直线(飞行轴线)L上，通过延时实现空间位置的重合。多条激光束射线与数字图像的多个指定的象元一一对应。激光测距单元测出的距离，就是成像中心与该象元代表的地面视场的距离。利用成像中心的位置参数和姿态参数再加上多个对应象元的测距结果，可以解算那些指定象元代表的地面面元的三维空间值，这些点的值代替我们传统航测工作中地面控制点的测量值。扇面排列的多个激光测距单元的同步测距值就对应于图像上多个象元与地面面元的距离值，所测得到的距离会同此时成像光学中心的位置参数、相机姿态参数输入计算单元，解算指定象元代表的地面面元所在位置的三维空间值。随着飞行平台的前进和航向大比例重叠的成像，完成了成像和空中测距确定地面控制点的工作。这样就能快速完成无地面测绘控制点流程的震后地形图测绘。
前期准备设备阶段可以在光学仪器厂将常规相机与多个激光测距仪集成在一个刚性平台上。多个激光测距单元形成一个垂直于航向的扇面，激光测距仪沿传感平台纵向分布，各测距仪间具有相同或不相同的间距。且每个激光测距仪的指向角与相机成像射线束里与航向垂直的平面里确定的一条射线平行。当该激光测距仪运动到相机成像的位置时，激光测距单元的激光射线与相机对应的一条射线重合。这条射线与数字图像的某一个指定的象元相对应。激光测距单元测出的距离，就是成像中心与该象元代表的地面视场的距离。利用成像中心的位置参数和成像时的姿态参数再加上多个对应象元的测距结果，可以解算那些指定象元代表的地面面元的三维空间值，这些点的值代替我们通常地面控制点的测量值。扇面排列的多个激光测距单元的同步测距值就对应于图像上多个象元与地面面元的距离值，进一步就可以计算出被摄视场地面面元的地理坐标值。随着飞行平台的前进和航向大比例重叠的成像，完成了成像和空中测距确定地面控制点的工作。
激光测距仪的测距单元不能少于三个，垂直于航向扇面排列(分别指向机下和两侧)。根据飞行平台的荷载能力，可以增加激光测距单元。每个测距单元间的光束夹角相同。最外侧两个测距单元的夹角是组合式多点激光测距仪的视场角。这个角度小于相机成像面垂直航向的视场角，避免控制点象元太靠近畸变较大的象幅边缘。
摄影相机与激光测距仪集成在满足上述光学要求的刚性云台上。云台的姿态与摄影相机与组合式多点激光测距仪的姿态参数一致。正常飞行时的航线与机身轴线平行(或重合)，当飞机有俯仰、偏航时，实施激光测距的空间位置与成像时的相机中心位置不同，导致测距地面点与指定象元的地面点产生旋转和平移偏差。通过云台的三轴陀螺伺服系统可以修正旋转偏差，平移偏差可以根据飞机姿态参数修正。如果云台没有三轴陀螺伺服系统，则需要按照航测国家标准进行纠正。
根据相机与各激光测距仪之间的固定间距，利用精密时钟，将机载GPS采集数据的时间、摄影成像的时间、激光测距的时间统一起来，解决上述参数的同步问题，得出成像时相机与各个激光测距仪(向下的和左右两侧的测距仪)的空间坐标值。
Claims (2)
1.无控制点地区地形图低空测图传感平台，搭载在低空飞行平台上进行低空测图作业，其特征在于，所述传感平台由一台相机与至少三个激光测距仪组成，激光测距仪分散排列，其光源发射轴线与相机焦点所在的水平面形成的各交点与相机焦点F共直线L；各激光测距仪光源发射轴线指向与直线L形成一定夹角。
2.根据权利要求1所述之无控制点地区地形图低空测图传感平台，其特征在于，激光测距仪沿传感平台纵向分布，各测距仪间具有相同或不相同的间距。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104091414A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-10-08 | 绵阳彬华科技有限公司 | 山体滑坡实时监测装置 |
| CN106323256A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-01-11 | 新疆师范大学 | 一种适用于中低空飞行器航拍测量的地面定位标志装置 |
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- 2010-02-05 CN CN2010201093369U patent/CN201622071U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN106323256A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-01-11 | 新疆师范大学 | 一种适用于中低空飞行器航拍测量的地面定位标志装置 |
| CN106323256B (zh) * | 2016-10-20 | 2018-12-18 | 新疆师范大学 | 一种适用于中低空飞行器航拍测量的地面定位标志装置 |
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