CN112857267A - 一种基于无人机的土地面积测量*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及土地面积测量的领域，尤其是涉及一种基于无人机的土地面积测量***，其包括处理端、无人机机体、机体操控器、定位摄像机和地形获取模块；无人机机体用于将拍摄的测量影像数据传输给处理端；定位摄像机跟随无人机机体飞行并生成定位影像数据；处理端用于获取测量影像数据、定位影像数据和地形图片；所述处理端还用于对测量影像数据进行存储，将定位影像数据和地形图片通过显示屏进行显示。操作者在实际测量位置附近操控无人机机体飞行，并通过定位影像数据实时调整无人机机体的飞行位置，便于提高无人机机体的飞行轨迹准确度。本申请具有测量结果精度高的效果。

Description

一种基于无人机的土地面积测量***

技术领域

本申请涉及土地面积测量的领域，尤其是涉及一种基于无人机的土地面积测量***。

背景技术

土地测量是国家必不可少的施工项目，也是工程企业必不可少的施工项目。国家需要定期对国土面积进行测量，登记在册，包括农田面积、深林占地面积和居住面积等。工程企业在施工前也需要对土地面积进行精确的测量，以保证工程的顺利实施。

相关技术中的土地面积测量采用无人机测量，使用卫星定位***对无人机的飞行轨迹进行约束，而后对无人机飞行中拍摄的影像进行处理，得到待测土地的影像，根据比例计算出待测土地的实际面积。

针对上述中的相关技术，发明人认为由于卫星定位***易存在定位偏差，因此无人机按照卫星定位约束的飞行轨迹飞行时，容易出现漏拍问题，导致土地面积测量结果精度下降。

发明内容

为了便于准确控制无人机的飞行轨迹，提高测量结果精度，本申请提供一种基于无人机的土地面积测量***。

本申请提供的一种基于无人机的土地面积测量***采用如下的技术方案：

一种基于无人机的土地面积测量***，包括处理端、无人机机体、机体操控器、定位摄像机和地形获取模块；

所述机体操控器用于控制所述无人机机体飞行；

所述无人机机体与所述处理端通讯连接，用于飞行，并在飞行过程中，将拍摄的测量影像数据传输给所述处理端；

定位摄像机安装在所述无人机机体上，并与所述处理端通讯连接，用于录制影像，生成定位影像数据，并将定位影像数据实时传输给处理端；

地形获取模块，与所述处理端通讯连接，用于到互联网上查询待测土地地形图片，并将查询到的地形图片传输给所述处理端；

所述处理端用于获取测量影像数据、定位影像数据和地形图片；所述处理端还用于对测量影像数据进行存储，将定位影像数据和地形图片通过显示屏进行显示。

通过采用上述技术方案，操作者向处理端中输入待测土地位置，地形获取模块通过互联网获取待测土地的地形图片。操作者根据地形图片规划出无人机机体的飞行轨迹。而后通过机体操控器操控无人机机体按照飞行轨迹飞行，在无人机机体飞行过程中，处理端不断接收并显示定位摄像机传输的定位影像数据，操作者根据定位影像数据判断无人机机体的飞行方向和飞行位置的准确度，便于准确控制无人机的飞行轨迹，有助于提高测量结果精度。

可选的，还包括基点定位模块，用于提供可见光。

通过采用上述技术方案，基点定位模块能够提供可见光，操作者将基点定位模块设置在便于其判断无人机机体飞行轨迹是否准确的位置后，通过可见光在定位影像数据中的位置，对无人机机体的飞行轨迹进行调节和监视，便于使无人机机体生成的测量影像数据能够完整、清楚的反应出待测土地的情况，从而有助于提高测量结果精度。

可选的，所述基点定位模块包括协助无人机，所述协助无人机上设有激光发射器；所述基点定位模块至少设有四个。

通过采用上述技术方案，协助无人机与无人机机体相同，均能够飞行。操作者通过控制协助无人机飞行，携带与其连接的激光发射器飞行到指定位置，而后供操作者作为参考基线，便于操作者准确控制无人机的飞行轨迹，使无人机拍摄的测量影像数据中能够完整、清楚的反应出待测土地的实际情况，从而便于提高后期的测量结果精度。

可选的，所述定位摄像机设有多个，均匀分布在所述无人机机体的底面上。

通过采用上述技术方案，多个定位摄像机生成相对于无人机机体不同方向的定位影像数据，匹配多个基点定位模块，有助于提高操作者在控制无人机机体飞行时，无人机机体飞行轨迹的准确度，从而有助于提高测量结果精度。

可选的，每个所述协助无人机上均设有两个所述激光发射器，两个所述激光发射器分别位于所述协助无人机的上下表面。

通过采用上述技术方案，一个激光发射器向协助无人机上方发射可见光，一个激光发射器向协助无人机下方发射可见光。使操作者的选择更加丰富和多样，使土地面积测量***能够适应多种地形。例如在测量种植有较高的树的土地面积时，使协助无人机飞行在空中某一点，激光发射器向下发射可见光，便于操作者观看到可见光。若将协助无人机停靠在地面上，不仅在下降过程中容易与树木碰撞，激光发射器发射的可见光也容易被树木遮挡。

可选的，所述无人机机体上设有飞行高度检测模块，用于检测当无人机机体前方无障碍物遮挡时，无人机机体当前飞行高度，并生成飞行高度数据；

所述飞行高度检测模块与所述处理端通讯连接，用于将飞行高度数据传输给所述处理端；

所述处理端用于获取飞行高度数据，根据飞行高度数据生成实飞高度数据。

通过采用上述技术方案，在无人机机体正式飞行前，控制无人机机体先飞行到一定高度，在此期间，飞行高度检测模块对无人机机体正前方的障碍物进行检测，当没有障碍物时，生成飞行高度数据。处理端根据飞行高度数据计算出实飞高度数据，操作者根据实飞高度数据控制无人机机体的实际飞行高度。一方面，使无人机机体在飞行过程中，不易与障碍物发生碰撞。一方面，飞行高度越低，无人机机体拍摄的影响清晰度越高，有助于提高测量结果的精度。

可选的，所述无人机机体中设有电量检测模块，用于获取无人机机体中电池的剩余电量，生成剩余电量数据；

所述电量检测模块与所述处理端通讯连接，所述处理端用于获取剩余电量数据；

所述处理端中设有电池供电时间数据库，存储有剩余电量数据为a时，对应的可供无人机机体飞行的时间数据；所述a在0-100之间；

所述处理端用于根据获取的剩余电量数据到所述电池供电时间数据库中查询对应的时间数据，并将时间数据输出。

通过采用上述技术方案，在无人机机体正式飞行前，电量检测模块获取无人机机体中电池的剩余电量数据，并将剩余电量数据传输给处理端，处理端通过电池供电时间数据库获取对应的时间数据，时间数据代表着无人机机体在当前剩余电量下，能够飞行的时间。一方面，便于操作者在无人机机体具有充足电量的情况下进行土地测量工作，避免因无人机机体电量不足而导致测量中断；另一方面，充足的电量便于提高无人机机体在飞行过程中的稳定性和拍摄的测量影像数据的清晰度，从而有助于提高测量结果精度。

可选的，所述无人机机体中设有开机时长检测模块，用于统计并纪录所述无人机机体总的开机时长数据；

所述处理端中设有电池供电时长衰减数据库，存储有若干开机时长范围和对应的电池供电时长衰减比；

所述处理端在将时间数据输出前，获取开机时长数据，根据开机时长数据到所述电池供电时长衰减数据库中查询出对应的电池供电时长衰减比，将时间数据与查询出的电池供电时长衰减比的乘积输出。

通过采用上述技术方案，随着电池使用时间的延长，电池的蓄电能力下降，虽然能够将电池的电量充满，但实际使用时间会缩短。其次，耗电设备的老旧也会加快电能的消耗，因此为了保证无人机机体在测量前，能够具有充足的电量，避免反复测量，影响效率。处理端通过电池供电时长衰减数据库中查询对应的电池供电时长衰减比，而后输出估算的时长，更加合理和准确。

可选的，所述无人机机体上设有与所述处理端通讯连接的风速检测模块，用于检测风速，并生成风速数据，将风速数据传输给处理端。

通过采用上述技术方案，风速较快时，会对无人机机体造成影响，例如使无人机机体产生抖动或逐渐偏离飞行方向。操作者通过风速数据对风速进行判断后，再控制无人机机体飞行，便于保证无人机机体的稳定性和飞行轨迹的准确性，从而有助于提高测量结果的精度。

可选的，所述无人机机体上设有亮度补偿模块，用于提高光亮。

通过采用上述技术方案，当天气亮度较暗时，打开亮度补偿模块，为无人机机体提供光亮，有助于提高测量影像数据的清晰度，从而有助于提高测量结果的精度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.操作者在实际测量位置附近操控无人机机体飞行，并通过定位影像数据实时调整无人机机体的飞行位置，便于提高无人机机体的飞行轨迹准确度，使测量影像数据中不易漏拍数据，有助于提高测量结果的精度；

2.设置多个基点定位模块，供操作者判断无人机机体的当前位置，便于保证无人机机体对待测量土地进行完整和清楚的拍摄，形成精细度高和完整度高的测量影像数据，从而有助于提高测量结果的精度。

附图说明

图1是一种基于无人机的土地面积测量***的结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大示意图；

图3是处理端的结构框图；

图4是无人机机体的结构框图。

附图标记说明：1、处理端；11、电池供电时间数据库；12、电池供电时长衰减数据库；2、无人机机体；21、飞行高度检测模块；22、电量检测模块；23、开机时长检测模块；24、风速检测模块；25、亮度补偿模块；3、机体操控器；4、定位摄像机；5、地形获取模块；6、基点定位模块；61、协助无人机；62、激光发射器。

具体实施方式

本申请实施例公开一种基于无人机的土地面积测量***。参照图1和图2，一种基于无人机的土地面积测量***包括处理端1、无人机机体2、机体操控器3、多个定位摄像机4和若干基点定位模块6。机体操控器3与无人机机体2匹配，用于控制无人机机体2飞行，包括控制无人机机体2的飞行方向、飞行速度和飞行状态。无人机机体2与处理端1通讯连接，无人机机体2包括无人机和安装在无人机中的拍摄摄像机，拍摄摄像机的镜头竖直朝下。无人机机体2用于飞行，并在飞行过程中，拍摄其下方的景象，生成测量影像数据，将测量影像数据传输给处理端1。定位摄像机4安装在无人机机体2上，多个定位摄像机4均匀分布在无人机机体2的底面上。定位摄像机4的镜头朝向无人机机体2的斜下方。定位摄像机4与处理端1通讯连接，用于录制影像，生成定位影像数据，并将定位影像数据实时传输给处理端1。

参照图1，处理端1用于获取测量影像数据和定位影像数据，并将测量影像数据进行存储，将定位影像数据通过显示屏进行显示，供操作者观看。基点定位模块6用于提供可见光，具体的。基点定位模块6至少设有四个。结合图2，基点定位模块6包括协助无人机61和激光发射器62。每个协助无人机61上安装有两个激光发射器62，分别位于协助无人机61的上表面和下表面。位于协助无人机61上表面的激光发射器62的激光发射端朝上，位于协助无人机61下表面的激光发射器62的激光发射端朝下。

参照图3，处理端1中设有地形获取模块5，与处理端1通讯连接。当操作者在处理端1中输入待测量土地的位置信息后，地形获取模块5通过互联网到网上查询待测土地地形图片，并将查询到的地形图片传输给处理端1。处理端1用于获取地形图片，并将地形图片通过显示屏进行显示。结合图2，操作者通过处理端1获取到至少一个地形图片，而后从中挑选出适合使用的图片，根据图片对无人机机体2的飞行轨迹进行规划。

需要说明的是，由于地壳的运动和人为因素，在网上获取的待测土地的地形图片并不能直接用于土地面积测量，一方面地形图片的时间不是最新的，另一方面，地形图片并不适合用于土地面积测量，因此需要操作者使用无人机机体2对待测土地进行测量。

此外，若地形获取模块5检索到的地形图片不能够使用或地形获取模块5没有检索到待测土地的地形图片，则操作者可通过卫星影像或者遥感影像获取待测土地的地形图片。

参照图4，无人机机体2上设有飞行高度检测模块21，用于检测当无人机机体2前方无障碍物遮挡时，无人机机体2当前飞行高度，并生成飞行高度数据。飞行高度检测模块21包括红外线传感器和距离传感器，红外线传感器水平安装在无人机机体2上，用于检测无人机机体2前方是否有障碍物遮挡。距离传感器用于检测无人机机体2当前距地距离，从而生成飞行高度数据。

参照图3和图4，飞行高度检测模块21与处理端1通讯连接，用于将飞行高度数据传输给处理端1。处理端1获取飞行高度数据后，根据飞行高度数据生成实飞高度数据。需要说明的是，实飞高度数据=飞行高度数据+飞行高度阈值。飞行高度阈值设置在处理端1中，由人工设定。飞行高度阈值的具体值根据待测土地类型决定，例如，当待测土地类型为山地时，飞行高度阈值设置为30米；待测土地类型为高原平地时，飞行高度阈值设置为20米。此外，飞行高度阈值也根据当天天气情况和环境情况进行决定，由操作者进行更改。旨在无人机机体2在进行测量时，飞行高度不要轻易进行改变。

参照图4，无人机机体2中设有电量检测模块22，用于获取无人机机体2中电池的剩余电量，生成剩余电量数据。电量检测模块22可以是MCU中的检测程序也可以是检测电路，亦或是检测设备。结合图3，电量检测模块22与处理端1通讯连接，处理端1用于获取剩余电量数据。

参照图3和图4，处理端1中设有电池供电时间数据库11，存储有剩余电量数据为a时，对应的可供无人机机体2飞行的时间。a在0-100之间，代表剩余电量为0-100。例如，当a为50时，则代表无人机机体2中的电池剩余电量占电池总蓄电量的50%；当a为90时，代表无人机机体2中的电池剩余电量占电池总蓄电量的90%。

处理端1用于根据获取的剩余电量数据到电池供电时间数据库11中查询对应的时间数据，并将时间数据输出。时间数据即代表无人机机体2飞行的时间。为了便于理解，例如，在电池供电时间数据库11中储存有当a为90时，时间数据为90分钟。则表示当剩余电量数据为90时，无人机机体2可飞行90分钟。便于操作者得知无人机机体2可持续工作的时间，从而对测量过程进行合理规划，避免无人机机体2在飞行途中电量不足，影响测量。

参照图4，无人机机体2中设有开机时长检测模块23，用于统计并记录无人机机体2总的开机时长数据。开机时长检测模块23可以是具有检测功能的电路或程序。结合图3，处理端1中设有电池供电时长衰减数据库12，存储有若干开机时长范围和对应的电池供电时长衰减比。处理端1在将时间数据输出前，获取开机时长数据，根据开机时长数据到电池供电时长衰减数据库12中查询出对应的电池供电时长衰减比，将时间数据与查询出的电池供电时长衰减比的乘积输出，作为实际可飞行时间。

为了便于理解，例如，电池供电时长衰减数据库12存储有若干条数据，每条数据包括开机时长范围j～k和对应的电池供电时长衰减比i%。处理端1获取到开机时长数据后，将开机时长数据与开机时长范围进行比较，落入在某个开机时长范围后，调取对应的i%。而后将时间数据*i%，得出实际可飞行时间。电池供电时长衰减数据库12中的数据可通过大数据或有限次实验获得。

操作者得知的实际可飞行时间与实际情况更加符合，便于操作者根据无人机机体2实际可以飞行的时间对测量过程进行规划。例如对无人机机体2进行充电，保证电池的电量充足；再如提高无人机机体2的飞行高度，从而缩短无人机机体2的飞行时间；又如分两次对待测土地进行测量。

参照图3和图4，无人机机体2上安装有与处理端1通讯连接的风速检测模块24，风速检测模块24包括风速传感器，用于检测无人机机体2所在位置的风速，生成风速数据，实时传输给处理端1。风速较大时会影响无人机机体2的飞行稳定性，操作者得知风速后，可选择待风速下降后进行测量；或者降低无人机机体2所处高度，使风速减小，以保证测量影像数据的清晰度，便于提高测量准确度。

参照图4，无人机机体2的下表面安装有亮度补偿模块25，用于提高无人机机体2下方的亮度。亮度补偿模块25可以是发光器或灯泡。当待测土地所处环境的亮度较低时，开启亮度补偿模块25，有助于提高测量影像数据中影响的清晰度，从而便于提高测量结果的精度。

本申请实施例一种基于无人机的土地面积测量***的实施原理为：操作者向处理端1中输入待测土地位置，地形获取模块5通过互联网获取待测土地的地形图片。操作者根据地形图片规划出无人机机体2的飞行轨迹。而后通过机体操控器3操控无人机机体2按照飞行轨迹飞行，在无人机机体2飞行过程中，处理端1不断接收并显示定位摄像机4传输的定位影像数据。操作者根据定位影像数据和多个基点定位模块6判断出无人机机体2的飞行位置，从而保证无人机机体2的飞行轨道的准确性，便于使无人机机体2拍摄出完整和清晰的测量影像数据，从而有助于提高后期对待测土地面积测量的精度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：包括处理端(1)、无人机机体(2)、机体操控器(3)、定位摄像机(4)和地形获取模块(5)；

所述机体操控器(3)用于控制所述无人机机体(2)飞行；

所述无人机机体(2)与所述处理端(1)通讯连接，用于飞行，并在飞行过程中，将拍摄的测量影像数据传输给所述处理端(1)；

定位摄像机(4)安装在所述无人机机体(2)上，并与所述处理端(1)通讯连接，用于录制影像，生成定位影像数据，并将定位影像数据实时传输给处理端(1)；

地形获取模块(5)，与所述处理端(1)通讯连接，用于到互联网上查询待测土地地形图片，并将查询到的地形图片传输给所述处理端(1)；

所述处理端(1)用于获取测量影像数据、定位影像数据和地形图片；所述处理端(1)还用于对测量影像数据进行存储，将定位影像数据和地形图片通过显示屏进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：还包括基点定位模块(6)，用于提供可见光。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：所述基点定位模块(6)包括协助无人机(61)，所述协助无人机(61)上设有激光发射器(62)；所述基点定位模块(6)至少设有四个。

4.根据权利要求3所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：所述定位摄像机(4)设有多个，均匀分布在所述无人机机体(2)的底面上。

5.根据权利要求3所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：每个所述协助无人机(61)上均设有两个所述激光发射器(62)，两个所述激光发射器(62)分别位于所述协助无人机(61)的上下表面。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：所述无人机机体(2)上设有飞行高度检测模块(21)，用于检测当无人机机体(2)前方无障碍物遮挡时，无人机机体(2)当前飞行高度，并生成飞行高度数据；

所述飞行高度检测模块(21)与所述处理端(1)通讯连接，用于将飞行高度数据传输给所述处理端(1)；

所述处理端(1)用于获取飞行高度数据，根据飞行高度数据生成实飞高度数据。

7.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：所述无人机机体(2)中设有电量检测模块(22)，用于获取无人机机体(2)中电池的剩余电量，生成剩余电量数据；

所述电量检测模块(22)与所述处理端(1)通讯连接，所述处理端(1)用于获取剩余电量数据；

所述处理端(1)中设有电池供电时间数据库(11)，存储有剩余电量数据为a时，对应的可供无人机机体(2)飞行的时间数据；所述a在0-100之间；

所述处理端(1)用于根据获取的剩余电量数据到所述电池供电时间数据库(11)中查询对应的时间数据，并将时间数据输出。

8.根据权利要求7所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：所述无人机机体(2)中设有开机时长检测模块(23)，用于统计并纪录所述无人机机体(2)总的开机时长数据；

所述处理端(1)中设有电池供电时长衰减数据库(12)，存储有若干开机时长范围和对应的电池供电时长衰减比；

所述处理端(1)在将时间数据输出前，获取开机时长数据，根据开机时长数据到所述电池供电时长衰减数据库(12)中查询出对应的电池供电时长衰减比，将时间数据与查询出的电池供电时长衰减比的乘积输出。

9.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：所述无人机机体(2)上设有与所述处理端(1)通讯连接的风速检测模块(24)，用于检测风速，并生成风速数据，将风速数据传输给处理端(1)。

10.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土地面积测量***，其特征在于：所述无人机机体(2)上设有亮度补偿模块(25)，用于提高光亮。

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