CN114812515B - 一种用于统计数据的精确测绘***及其数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于统计数据的精确测绘***及其数据采集方法。所述精确测绘***包括数据采集模块、测绘数据生成模块和模型生成模块。所述数据采集方法包括通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

Description

一种用于统计数据的精确测绘***及其数据采集方法

技术领域

本发明提出了一种用于统计数据的精确测绘***及其数据采集方法，属于测绘技术领域。

背景技术

测绘是指测量和绘图，是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球导航卫星定位***(GNSS)、遥感(RS)、地理信息***(GIS)为技术核心，选取地面已有的特征点和界线并通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设、规划设计和行政管理之用。

现有基于测绘的测绘***通常地理信息***获取目标区域的地理空间信息，但是由于地理信息***的更新并非实时更新，因此，常需要通过实地数据采集方式重新获取测绘信息进行测绘，现有的数据采集方式均为通过人工方式进行数据采集，常存在数据采集效率较低，数据采集全面性较差诸多等问题。

发明内容

本发明提供了一种用于统计数据的精确测绘***及其数据采集方法，用以解决现有测绘***的数据采集效率较低，数据采集全面性较差的问题，所采取的技术方案如下：

一种用于统计数据的精确测绘***，所述精确测绘***包括：

数据采集模块，用于通过控制多个无人机采集待测绘目标区域的图像信息；

测绘数据生成模块，用于将所述无人机采集到的待测绘目标区域的图像信息转化为测绘所需的地形数据；

模型生成模块，用于将所述测绘数据进行统计，并生成与所述待测绘目标区域对应的测绘地图。

进一步地，所述数据采集模块包括：

获取模块，用于通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；

区域规划模块，用于对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；

个数确定模块，用于根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；

路径规划模块，用于根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；

无人机控制飞行模块，用于控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

进一步地，所述区域规划模块包括：

边缘获取模块，用于根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；

初始区域获取模块，用于提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；

区域范围形成模块，用于根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围。

进一步地，所述个数确定模块包括：

区域分割模块，用于按照区域分割规则对所述几何形目标区域范围进行区域分割，获取多个区域分割块；

数量确定模块，用于根据所述区域分割块的个数设置对应相等的无人机数量；

其中，所述区域分割规则为：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，利用第一区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划获取N-1个环形区域分割块和1个中心圆区域分割块；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，利用第二区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划N-1个侧区域分割块和1个中心圆区域分割块。

其中，所述第一区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₁表示当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；R _f 表示当所述圆形区域范围的半径；INT（）表示向上取整；n表示所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点的总个数；R _min 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最近的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；R _max 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最远的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；λ表示半径调整系数，λ的取值范围为0.18-0.33；R _n-1表示除最外圈环形区域分割块以外的所有环形区域分割块的环半径长度；R _n表示所述最外圈环形区域分割块的环半径长度；

所述第二区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₂表示当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；a和b分别表示所述凸圆形区域范围的长轴和短轴尺寸；α表示长度调整系数，α的取值范围为0.59-0.73；L _n-2表示除所述椭圆形区域范围最两端侧区域分割块以外的侧区域分割块对应的长轴节选长度；L _n表示最两端侧区域分割块对应的侧区域分割块对应的长轴节选长度。

进一步地，所述路径规划模块包括：

路径规划模块一，用于当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

路径规划模块二，用于当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。

一种所述精确测绘***的数据采集方法，所述方法包括：

通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；

对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；

根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；

根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；

控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

进一步地，对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围，包括：

根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；

提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；

根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围。其中，初始区域形状为接近于细长形状时规划为椭圆形区域范围，初始区域形状为接近于宽阔多边形形状时规划为圆形区域范围。

进一步地，根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数，包括：

按照区域分割规则对所述几何形目标区域范围进行区域分割，获取多个区域分割块；

根据所述区域分割块的个数设置对应相等的无人机数量。

进一步地，所述区域分割规则为：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，利用第一区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划获取N-1个环形区域分割块和1个中心圆区域分割块；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，利用第二区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划N-1个侧区域分割块和1个中心圆区域分割块。

其中，所述第一区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₁表示当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；R _f 表示当所述圆形区域范围的半径；INT（）表示向上取整；n表示所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点的总个数；R _min 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最近的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；R _max 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最远的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；λ表示半径调整系数，λ的取值范围为0.18-0.33；R _n-1表示除最外圈环形区域分割块以外的所有环形区域分割块的环半径长度；R _n表示所述最外圈环形区域分割块的环半径长度；

所述第二区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₂表示当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；a和b分别表示所述凸圆形区域范围的长轴和短轴尺寸；α表示长度调整系数，α的取值范围为0.59-0.73；L _n-2表示除所述椭圆形区域范围最两端侧区域分割块以外的侧区域分割块对应的长轴节选长度；L _n表示最两端侧区域分割块对应的侧区域分割块对应的长轴节选长度。

进一步地，所述根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径，包括：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。

本发明有益效果：

本发明提出的一种用于统计数据的精确测绘***及其数据采集方法通过无人机图像拍摄方式获取地貌信息图像进而获取测绘地图，能够有效提高数据采集效率，节省人力物力。同时，通过无人机进行数据采集和对待测绘目标区域的区域分割块个数和范围的规划以及无人机路径规划方式相结合，能够有效提高待测绘目标区域数据采集的全面性和准确性，并且，通过区域分割块个数和范围的规划能够进一步结合待测试目标区域的实际形状地貌结构进行高合理性分配，进而在有效提高数据采集效率和全面性的前提下，有效降低无人机使用数量，做到一次性采集全部地貌信息，无需无人机进行反复多次图像拍摄，进一步提高了数字测绘效率，并有效降低资源损耗。

附图说明

图1为本发明所述***的***框图一；

图2为本发明所述***的***框图二；

图3为本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提出了一种用于统计数据的精确测绘***，如图1所示，所述精确测绘***包括：

数据采集模块，用于通过控制多个无人机采集待测绘目标区域的图像信息；

测绘数据生成模块，用于将所述无人机采集到的待测绘目标区域的图像信息转化为测绘所需的地形数据；

模型生成模块，用于将所述测绘数据进行统计，并生成与所述待测绘目标区域对应的测绘地图。

上述技术方案的工作原理为：首先，利用数据采集模块通过控制多个无人机采集待测绘目标区域的图像信息；然后，采用测绘数据生成模块将所述无人机采集到的待测绘目标区域的图像信息转化为测绘所需的地形数据；最后，利用模型生成模块将所述测绘数据进行统计，并生成与所述待测绘目标区域对应的测绘地图。

上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种用于统计数据的精确测绘***通过无人机图像拍摄方式获取地貌信息图像进而获取测绘地图，能够有效提高数据采集效率，节省人力物力。同时，通过无人机进行数据采集和对待测绘目标区域的区域分割块个数和范围的规划以及无人机路径规划方式相结合，能够有效提高待测绘目标区域数据采集的全面性和准确性，并且，通过区域分割块个数和范围的规划能够进一步结合待测试目标区域的实际形状地貌结构进行高合理性分配，进而在有效提高数据采集效率和全面性的前提下，有效降低无人机使用数量，做到一次性采集全部地貌信息，无需无人机进行反复多次图像拍摄，进一步提高了数字测绘效率，并有效降低资源损耗。

本发明的一个实施例，如图2所示，所述数据采集模块包括：

获取模块，用于通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；

区域规划模块，用于对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；

个数确定模块，用于根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；

路径规划模块，用于根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；

无人机控制飞行模块，用于控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

其中，所述区域规划模块包括：

边缘获取模块，用于根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；

初始区域获取模块，用于提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；

区域范围形成模块，用于根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围。

上述技术方案的工作原理为：所述数据采集模块的运行过程包括：

首先，利用获取模块通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；然后，采用区域规划模块，用于对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；之后，通过个数确定模块根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；随后，采用路径规划模块根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；最后，利用无人机控制飞行模块控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

所述区域规划模块的运行过程包括：

首先，通过边缘获取模块根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；

然后，利用初始区域获取模块提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；

最后，采用区域范围形成模块根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围。

上述技术方案的效果为：通过无人机进行数据采集和对待测绘目标区域的区域分割块个数和范围的规划以及无人机路径规划方式相结合，能够有效提高待测绘目标区域数据采集的全面性和准确性，并且，通过区域分割块个数和范围的规划能够进一步结合待测试目标区域的实际形状地貌结构进行高合理性分配，进而在有效提高数据采集效率和全面性的前提下，有效降低无人机使用数量，做到一次性采集全部地貌信息，无需无人机进行反复多次图像拍摄，进一步提高了数字测绘效率，并有效降低资源损耗。

同时，通过圆形和椭圆形两种不同几何图形范围的设置能够针对不同类型的目标区域进行后续有效的区域划分，使几何形目标区域范围能够最大限度符合待测绘目标区域的实际情况，进而有效提高数据采集的全面性。

本发明的一个实施例，所述个数确定模块包括：

区域分割模块，用于按照区域分割规则对所述几何形目标区域范围进行区域分割，获取多个区域分割块；

数量确定模块，用于根据所述区域分割块的个数设置对应相等的无人机数量；

其中，所述区域分割规则为：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，利用第一区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划获取N-1个环形区域分割块和1个中心圆区域分割块；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，利用第二区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划N-1个侧区域分割块和1个中心圆区域分割块。

其中，所述第一区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₁表示当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；R _f 表示当所述圆形区域范围的半径；INT（）表示向上取整；n表示所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点的总个数；R _min 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最近的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；R _max 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最远的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；λ表示半径调整系数，λ的取值范围为0.18-0.33；R _n-1表示除最外圈环形区域分割块以外的所有环形区域分割块的环半径长度；R _n表示所述最外圈环形区域分割块的环半径长度；

所述第二区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₂表示当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；a和b分别表示所述凸圆形区域范围的长轴和短轴尺寸；α表示长度调整系数，α的取值范围为0.59-0.73；L _n-2表示除所述椭圆形区域范围最两端侧区域分割块以外的侧区域分割块对应的长轴节选长度；L _n表示最两端侧区域分割块对应的侧区域分割块对应的长轴节选长度。

上述技术方案的效果为：通过上述公式获取的区域分割块能够根据几何形目标区域范围的实际情况进行快速和准确的区域分割块的划分，通过上述尺寸获取分割块能够使每个分割块均能够具有有效地理面积范围，使无人机能够进行有效拍摄。同时，通过上述公式获取的分割块区域，能够避免分割块区域包含面积相差太多导致出现较小分割块面积导致无人机拍摄工作因分割块区域包含面积太小而导致各无人机拍摄工作量分配不均，进而产生资源分配不合理的问题发生。因此，通过上述公式获取各分割块能够有效提高无人机利用率和拍摄资源分配合理性，进而有效降低资源浪费和分配不均的发生率。

另一方面，通过上述公式获取的分割块包含的区域范围和数量能够根据带测绘目标的实际范围进行自适应设置，无论待测绘目标区域的形状如何都可以通过上述分割块的范围和个数划分能够在使用最少的无人机情况下进行有效和全面的数据采集，有效提高数据采集的准确性和全面性。

本发明的一个实施例，所述路径规划模块包括：

路径规划模块一，用于当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

路径规划模块二，用于当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。其中，ΔR₁、ΔR₂和ΔR₃可根据目标区域的实际情况进行设置。

上述技术方案的工作原理为：当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。其中，ΔR₁、ΔR₂和ΔR₃可根据目标区域的实际情况进行设置。

上述技术方案的效果为：通过上述方式规划无人机飞行路线，能够有效提高无人机拍摄的全面性和数据采集的全面性，能够保证在无人机一次性拍摄后即可获取所述待测绘目标区域的全部图像信息，无需无人机进行二次或三次飞行。进而在有效提高数据采集效率和全面性的前提下，有效降低无人机使用数量，做到一次性采集全部地貌信息，无需无人机进行反复多次图像拍摄，进一步提高了数字测绘效率，并有效降低资源损耗。同时，通过上述路径的设置能够有效降低相邻两个分割块区域之间无人机拍摄的相互干扰，进而提高无人机飞行拍摄的运行稳定性，有效降低拍摄事故的发生，进而提高数据采集的效率。

本发明实施例提出了一种所述精确测绘***的数据采集方法，如图3所示，所述方法包括：

S1、通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；

S2、对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；

S3、根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；

S4、根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；

S5、控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

上述技术方案的工作原理为：首先，通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；然后，对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；之后，根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；随后，根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；最后，控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种用于统计数据的精确测绘***的数据采集方法通过无人机图像拍摄方式获取地貌信息图像进而获取测绘地图，能够有效提高数据采集效率，节省人力物力。同时，通过无人机进行数据采集和对待测绘目标区域的区域分割块个数和范围的规划以及无人机路径规划方式相结合，能够有效提高待测绘目标区域数据采集的全面性和准确性，并且，通过区域分割块个数和范围的规划能够进一步结合待测试目标区域的实际形状地貌结构进行高合理性分配，进而在有效提高数据采集效率和全面性的前提下，有效降低无人机使用数量，做到一次性采集全部地貌信息，无需无人机进行反复多次图像拍摄，进一步提高了数字测绘效率，并有效降低资源损耗。

本发明的一个实施例，对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围，包括：

S201、根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；

S202、提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；

S203、根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围。其中，初始区域形状为接近于细长形状时规划为椭圆形区域范围，初始区域形状为接近于宽阔多边形形状时规划为圆形区域范围。

上述技术方案的工作原理为：首先，根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；然后，提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；之后，根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围。其中，初始区域形状为接近于细长形状时规划为椭圆形区域范围，初始区域形状为接近于宽阔多边形形状时规划为圆形区域范围。

上述技术方案的效果为：通过无人机进行数据采集和对待测绘目标区域的区域分割块个数和范围的规划以及无人机路径规划方式相结合，能够有效提高待测绘目标区域数据采集的全面性和准确性，并且，通过区域分割块个数和范围的规划能够进一步结合待测试目标区域的实际形状地貌结构进行高合理性分配，进而在有效提高数据采集效率和全面性的前提下，有效降低无人机使用数量，做到一次性采集全部地貌信息，无需无人机进行反复多次图像拍摄，进一步提高了数字测绘效率，并有效降低资源损耗。

同时，通过圆形和椭圆形两种不同几何图形范围的设置能够针对不同类型的目标区域进行后续有效的区域划分，使几何形目标区域范围能够最大限度符合待测绘目标区域的实际情况，进而有效提高数据采集的全面性。

本发明的一个实施例，根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数，包括：

S301、按照区域分割规则对所述几何形目标区域范围进行区域分割，获取多个区域分割块；

S302、根据所述区域分割块的个数设置对应相等的无人机数量。

其中，所述区域分割规则为：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，利用第一区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划获取N-1个环形区域分割块和1个中心圆区域分割块；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，利用第二区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划N-1个侧区域分割块和1个中心圆区域分割块。

其中，所述第一区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₁表示当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；R _f 表示当所述圆形区域范围的半径；INT（）表示向上取整；n表示所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点的总个数；R _min 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最近的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；R _max 表示所述圆形区域范围的圆心和与所述圆形区域范围的圆心最远的外凸部分的顶点之间的直线距离长度；λ表示半径调整系数，λ的取值范围为0.18-0.33；R _n-1表示除最外圈环形区域分割块以外的所有环形区域分割块的环半径长度；R _n表示所述最外圈环形区域分割块的环半径长度；

所述第二区域范围确定模型如下：

其中，R ₀₂表示当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，所述中心圆区域分割块的半径长度；N表示区域分割块总个数；a和b分别表示所述凸圆形区域范围的长轴和短轴尺寸；α表示长度调整系数，α的取值范围为0.59-0.73；L _n-2表示除所述椭圆形区域范围最两端侧区域分割块以外的侧区域分割块对应的长轴节选长度；L _n表示最两端侧区域分割块对应的侧区域分割块对应的长轴节选长度。

上述技术方案的效果为：通过上述公式获取的区域分割块能够根据几何形目标区域范围的实际情况进行快速和准确的区域分割块的划分，通过上述尺寸获取分割块能够使每个分割块均能够具有有效地理面积范围，使无人机能够进行有效拍摄。同时，通过上述公式获取的分割块区域，能够避免分割块区域包含面积相差太多导致出现较小分割块面积导致无人机拍摄工作因分割块区域包含面积太小而导致各无人机拍摄工作量分配不均，进而产生资源分配不合理的问题发生。因此，通过上述公式获取各分割块能够有效提高无人机利用率和拍摄资源分配合理性，进而有效降低资源浪费和分配不均的发生率。

另一方面，通过上述公式获取的分割块包含的区域范围和数量能够根据带测绘目标的实际范围进行自适应设置，无论待测绘目标区域的形状如何都可以通过上述分割块的范围和个数划分能够在使用最少的无人机情况下进行有效和全面的数据采集，有效提高数据采集的准确性和全面性。

本发明的一个实施例，所述根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径，包括：

S401、当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

S402、当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。

上述技术方案的工作原理为：首先，当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

然后，当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。

上述技术方案的效果为：通过上述方式规划无人机飞行路线，能够有效提高无人机拍摄的全面性和数据采集的全面性，能够保证在无人机一次性拍摄后即可获取所述待测绘目标区域的全部图像信息，无需无人机进行二次或三次飞行。进而在有效提高数据采集效率和全面性的前提下，有效降低无人机使用数量，做到一次性采集全部地貌信息，无需无人机进行反复多次图像拍摄，进一步提高了数字测绘效率，并有效降低资源损耗。同时，通过上述路径的设置能够有效降低相邻两个分割块区域之间无人机拍摄的相互干扰，进而提高无人机飞行拍摄的运行稳定性，有效降低拍摄事故的发生，进而提高数据采集的效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种用于统计数据的精确测绘***，其特征在于，所述精确测绘***包括：

数据采集模块，用于通过控制多个无人机采集待测绘目标区域的图像信息；

测绘数据生成模块，用于将所述无人机采集到的待测绘目标区域的图像信息转化为测绘所需的地形数据；

模型生成模块，用于将所述测绘数据进行统计，并生成与所述待测绘目标区域对应的测绘地图；

其中，所述数据采集模块包括：

获取模块，用于通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；

区域规划模块，用于对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；

个数确定模块，用于根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；

路径规划模块，用于根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；

无人机控制飞行模块，用于控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄；

所述区域规划模块包括：

边缘获取模块，用于根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；

初始区域获取模块，用于提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；

区域范围形成模块，用于根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围；

所述个数确定模块包括：

区域分割模块，用于按照区域分割规则对所述几何形目标区域范围进行区域分割，获取多个区域分割块；

数量确定模块，用于根据所述区域分割块的个数设置对应相等的无人机数量；

其中，所述区域分割规则为：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，利用第一区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划获取N-1个环形区域分割块和1个中心圆区域分割块；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，利用第二区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划N-1个侧区域分割块和1个中心圆区域分割块。

2.根据权利要求1所述精确测绘***，其特征在于，所述路径规划模块包括：

路径规划模块一，用于当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

路径规划模块二，用于当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。

3.一种如权利要求1所述精确测绘***的数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：

通过地理信息***获取所述待测绘目标区域的空间位置信息；

对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围；

根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数；

根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径；

控制所述无人机按照所述无人机拍摄路径飞行，并控制无人机进行几何形目标区域范围的图像拍摄。

4.根据权利要求3所述数据采集方法，其特征在于，对所述待测绘目标区域进行区域规划，形成几何形目标区域范围，包括：

根据所述空间位置信息获取所述待测绘目标区域的俯视图像，并通过所述俯视图像获取所述待测绘目标区域的边缘区域线；

提取所述边缘区域线的所有外凸部分的顶点，并将所述外凸部分顶点进行连线，形成初始区域；

根据所述初始区域的形状，将所述初始区域形状近似为包含待测绘目标区域在内的圆形或椭圆形区域范围，所述圆形或椭圆形区域范围即为几何形目标区域范围。

5.根据权利要求3所述数据采集方法，其特征在于，根据所述几何形目标区域范围设置无人机个数，包括：

按照区域分割规则对所述几何形目标区域范围进行区域分割，获取多个区域分割块；

根据所述区域分割块的个数设置对应相等的无人机数量。

6.根据权利要求5所述数据采集方法，其特征在于，所述区域分割规则为：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，利用第一区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划获取N-1个环形区域分割块和1个中心圆区域分割块；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，利用第二区域范围确定模型获取每个区域的区域半径，并通过所述区域半径规划N-1个侧区域分割块和1个中心圆区域分割块。

7.根据权利要求3所述数据采集方法，其特征在于，所述根据所述无人机个数和所述几何形目标区域范围的形状规划无人机拍摄路径，包括：

当所述几何形目标区域范围为圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别处于每个无人机对应的区域分割块外边界线上，并且，每相邻两个飞行切入点之间的夹角α=360°/M，M表示无人机总个数；使每个无人机沿着所述飞行切入点进入对应的区域分割块范围内，并沿切入方向在区域分割块内以等距螺旋方式向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₁距离，其中，ΔR₁表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第一内移距离；

当所述几何形目标区域范围为椭圆形区域范围时，设置每个无人机的飞行切入点，其中，所述飞行切入点分别为椭圆形区域长轴与区域边界之间的两个交点、椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点；并且，所述椭圆形区域短轴与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点和区域分割块分界线与区域边界之间的两个交点中的任意一个交点的方向相对；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的中心圆区域分割块进行图像采集时，从所述无人机对应的飞行切入点进入所述中心圆区域分割块后，沿切入方向在中心圆区域分割块内以等距螺旋方式向几何形目标区域范围的中心点进行圆周运动，每完成螺旋一周运动后向所述区域分割块的内边界线或几何形目标区域范围的中心点移动ΔR₂距离，其中，ΔR₂表示预先设定的无人机飞行的每周螺旋圆周运动的第二内移距离；当所述无人机针对所述椭圆形区域范围的侧区域分割块进行图像采集时，所述无人机在所述飞行切入点进入侧区域分割块内后，沿所述椭圆形区域范围的纵向方向从一侧侧区域分割范围外沿边界进行往复飞行至另一侧侧区域分割范围外沿边界，每完成一次单程运动后向所述另一侧侧区域分割范围外沿边界移动ΔR₃距离，其中，ΔR₃表示预先设定的无人机飞行在往复飞行中完成单程飞行后向另一侧侧区域分割范围外沿边界的移动距离。

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