CN109737924A - 基于无人机的三维测绘*** - Google Patents

基于无人机的三维测绘*** Download PDF

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李红轩
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的三维测绘***，包括：采集模块，所述采集模块设置在无人机上，用于对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据；定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发定位请求，同步获取定位信息数据，所述定位模块与所述采集模块连接；姿态定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发当前姿态获取请求，同步获取当前无人机当前姿态的三个角元素数据，所述姿态定位模块与所述采集模块连接；以及模型生成模块，用于根据获取的所述矿山地形图像数据、所述定位信息数据和所述角元素数据，生成得到所述预定地形的三维数字高程模型DEM数据；所述模型生成模块分别与所述采集模块、所述定位模块、所述姿态定位模块相连接。

Description

基于无人机的三维测绘***
技术领域
本发明涉及地形测绘领域，尤其涉及一种基于无人机的三维测绘***。
背景技术
现有矿山建设工程主要为通过人工手持全站仪或标尺获取地形数据，然后将测量数据使用CAD等矢量辅助设计软件进行人工绘制二维地形图，并使用等高线高程标注方式表示地形特点，最后由设计人员在二维地形图上绘制矿山设备布设要素；但由于采用人工绘制二维地形图只能反映地形高程数据，对绘图专业技能要求高，在获取大面积地形环境时数据收集效率低，无法精准还原与反映矿山土层以上植被和地面物体情况。
发明内容
本发明提供了一种基于无人机的三维测绘***，以解决传统人工无法精准绘制还原地形图的技术问题，从而基于无人机对矿山地形进行三维测绘，进而实现精准绘制还原地形图的功能。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于无人机的三维测绘***，包括：
采集模块，所述采集模块设置在无人机上，用于对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据；
定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发定位请求，同步获取定位信息数据，所述定位模块与所述采集模块连接；
姿态定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发当前姿态获取请求，同步获取当前无人机当前姿态的三个角元素数据，所述姿态定位模块与所述采集模块连接；以及
模型生成模块，用于根据获取的所述矿山地形图像数据、所述定位信息数据和所述角元素数据，生成得到所述预定地形的三维数字高程模型DEM数据；所述模型生成模块分别与所述采集模块、所述定位模块、所述姿态定位模块相连接。
作为优选方案，所述对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据，包括：判断当前航高是否达到预设的值、判断当前对地面的分辨率是否达到预设的值和判断当前物理元尺寸是否达到预设的值；当所述判断子模块进行判断的条件全部符合时，触发采集动作，对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据。
作为优选方案，所述采集模块包括5组相机，所述相机中的相机成像单元为ExmorAPS HD CMOS影像传感器。
作为优选方案，所述五组相机获取信息为二维多视角影像单张数据。
作为优选方案，所述定位模块包括GPS定位装置。
作为优选方案，所述GPS定位装置用于获取所述采集模块采集瞬间的三个线元素x、y、z。
作为优选方案，所述GPS定位装置和姿态定位***所获取信息均划分为POS数据。
作为优选方案，所述***，还包括储存模块，用于储存所述获取的二维多视角影像单张数据和所述POS数据。
作为优选方案，所述储存模块包括外置SD卡。
作为优选方案，所述储存模块储存的所有数据均归档为GIS数据进行保存。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
基于无人机对矿山地形进行三维测绘，通过采集模块、定位模块、姿态定位模块和模块生成模块的结合使用，解决传统人工无法精准绘制还原地形图的技术问题，实现精准绘制还原地形图的功能。
附图说明
图1：为本发明实施例中的***结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本发明优选实施例提供了一种基于无人机的三维测绘***，包括：
采集模块，所述采集模块设置在无人机上，用于对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据；
定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发定位请求，同步获取定位信息数据，所述定位模块与所述采集模块连接；
姿态定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发当前姿态获取请求，同步获取当前无人机当前姿态的三个角元素数据，所述姿态定位模块与所述采集模块连接；以及
模型生成模块，用于根据获取的所述矿山地形图像数据、所述定位信息数据和所述角元素数据，生成得到所述预定地形的三维数字高程模型DEM数据；所述模型生成模块分别与所述采集模块、所述定位模块、所述姿态定位模块相连接。
在本实施例中，所述对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据，包括：判断当前航高是否达到预设的值、判断当前对地面的分辨率是否达到预设的值和判断当前物理元尺寸是否达到预设的值；当所述判断子模块进行判断的条件全部符合时，触发采集动作，对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据。
在本实施例中，所述采集模块包括5组相机，所述相机中的相机成像单元为ExmorAPS HD CMOS影像传感器。
在本实施例中，所述五组相机获取信息为二维多视角影像单张数据。
在本实施例中，所述定位模块包括GPS定位装置。
在本实施例中，所述GPS定位装置用于获取所述采集模块采集瞬间的三个线元素x、y、z。
在本实施例中，所述GPS定位装置和姿态定位***所获取信息均划分为POS数据。
在本实施例中，所述***，还包括储存模块，用于储存所述获取的二维多视角影像单张数据和所述POS数据。
在本实施例中，所述储存模块包括外置SD卡。
在本实施例中，所述储存模块储存的所有数据均归档为GIS数据进行保存。
下面结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
1、使用无人机搭载矿山地形数据采集装置(多组相机、GPS定位装置、姿态定位***)从垂直、倾斜等不同角度采集矿区地形影像，获取地面物体完整准确的信息。
2、所述矿山地形数据采集装置通过无人机专用航线设计软件，对满足相对航高、地面分辨率及物理元尺寸三角比例关系，设置旁向重叠度为60％，纵向重叠度为80％的飞行航线，并根据重叠度要求自动匹配触发数据采集时间节点，获取矿山地形数据。
3、所述多组相机为5组不同镜头朝向呈马其他分布安装于无人机云台上影像采集装置，相机成像单元为Exmor APS HD CMOS影像传感器，可有效获取地面物体约2430万分辨率影像。
4、所述GPS定位装置为获取相机曝光瞬间的三个线元素x、y、z。
5、所述姿态定位***为记录相机曝光瞬间的姿态的三个角元素φ、ω、κ。
6、所述多组相机获取信息为二维多视角影像单张数据。
7、所述GPS定位装置和姿态定位***所获取信息均划分为POS数据。
8、上述获取的二维多视角影像单张数据和POS数据，存储于矿山地形数据采集装置外置SD卡内，并归档为GIS数据。
9、所述GIS数据由浏览器通过http传输协议上传至WebGIS平台服务器。
10、根据获取的所述矿山地形图像数据、所述定位信息数据和所述角元素数据，生成得到所述预定地形的三维数字高程模型DEM数据。
所述***还包括雷达探测模块，所述雷达探测模块包括激光雷达探测器；
生成过程具体包括：
根据测绘指令信息解算探测时间信息和探测角度信息；
根据解算的所述探测时间信息和所述探测角度信息控制所述激光雷达探测器指向所述预定地面区域的起始探测点并按预定轨迹指向所述预定地面区域的所有目标探测点；
根据解算的探测时间信息控制所述激光雷达探测器向所有所述目标探测点发送第一激光探测信号，并接收所述目标探测点反射回来的第二激光探测信号；
将所述探测时间信息、所述探测角度信息以及所述激光雷达探测器的三维位置坐标加入所述第一激光探测信号和所述第二激光探测信号后进行编码形成所述测绘数据返回所述模型生成模块。
本发明基于无人机对矿山地形进行三维测绘，通过采集模块、定位模块、姿态定位模块和模块生成模块的结合使用，解决传统人工无法精准绘制还原地形图的技术问题，实现精准绘制还原地形图的功能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的三维测绘***，其特征在于，包括：
采集模块，所述采集模块设置在无人机上，用于对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据；
定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发定位请求，同步获取定位信息数据，所述定位模块与所述采集模块连接；
姿态定位模块，用于当采集模块采集图像数据时，触发当前姿态获取请求，同步获取当前无人机当前姿态的三个角元素数据，所述姿态定位模块与所述采集模块连接；以及
模型生成模块，用于根据获取的所述矿山地形图像数据、所述定位信息数据和所述角元素数据，生成得到所述预定地形的三维数字高程模型DEM数据；所述模型生成模块分别与所述采集模块、所述定位模块、所述姿态定位模块相连接。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据，包括：判断当前航高是否达到预设的值、判断当前对地面的分辨率是否达到预设的值和判断当前物理元尺寸是否达到预设的值；当所述判断子模块进行判断的条件全部符合时，触发采集动作，对预定地形进行采集获取矿山地形图像数据。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述采集模块包括5组相机，所述相机中的相机成像单元为Exmor APS HD CMOS影像传感器。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述五组相机获取信息为二维多视角影像单张数据。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述定位模块包括GPS定位装置。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述GPS定位装置用于获取所述采集模块采集瞬间的三个线元素x、y、z。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述GPS定位装置和姿态定位***所获取信息均划分为POS数据。
8.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述***，还包括储存模块，用于储存所述获取的二维多视角影像单张数据和所述POS数据。
9.如权利要求8所述的***，其特征在于，所述储存模块包括外置SD卡。
10.如权利要求8所述的***，其特征在于，所述储存模块储存的所有数据均归档为GIS数据进行保存。
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