专利名称：地表粗糙度测量装置及地表粗糙度测量方法
技术领域：
本发明涉及测量装置及测量方法，更具体地，本发明涉及地表粗糙度测量装置及 地表粗糙度测量方法。
背景技术：
在现有技术中，常用的地表粗糙度测量方法是用画有尺度的米格板或有一排可以 上下移动细条杆的粗糙度尺插放在地表，人工读取一定间隔的地表高度或用照相机拍照， 再把记录的数据输入到计算公式中，计算得出粗糙度值。
发明内容
在上述现有方法中，采集数据不便利，测量结果也往往不够准确，并且不能实时得 到测量结果。为了解决上述问题而提出本发明。本发明的目的在于提供一种地表粗糙度测量装置及地表粗糙度测量方法。本发明 可以实现下述目的(有益效果)中的一个或几个。1、数据采集便利2、测量结果准确3、操作便利4、易于携带5、实时得到地表粗糙度结果6、可以将测量计算后的结果数据输出到计算机等其它处理装置，便于作其它的后
处理工作。具体地，本发明可以采用如下方案。一种地表粗糙度测量装置，该测量装置包括处理装置、移动装置、测距装置及支撑 装置，所述处理装置用于所述测量装置的系统控制，获得所述测距装置的测量数据，所 述移动装置被连接至所述处理装置及所述测距装置，由所述处理装置控制所述移动装置移 动，以调整所述测距装置的姿势，所述测距装置用于测量距地表上的特定测量点之间的距 离，并且将测得数据传输至所述处理装置，所述支撑装置支撑所述处理装置、所述移动装置 和所述测距装置，用于将所述测距装置置于预定高度。在上述地表粗糙度测量装置中，所述处理装置可以根据所述测距装置的高度信 息，测量角度信息及所述测距装置测得的距离信息计算出地表的粗糙度。在上述地表粗糙度测量装置中，所述测量装置还包括显示装置及输入装置，操作 者能够经由所述输入装置输入信息，由所述处理装置根据该输入信息控制所述测距装置的 测量角度，所述显示装置用于显示测得的数据和/或计算出的地表粗糙度结果。在上述地表粗糙度测量装置中，所述处理装置为单片机控制系统，所述单片机控制系统包括中央处理器、用于存储程序和数据的数据存储器、用于与外部处理装置连接的 接口。在上述地表粗糙度测量装置中，所述测距装置为激光测距传感器。在上述地表粗糙度测量装置中，所述移动装置为步进电机，所述步进电机接至驱 动模块，该驱动模块被连接至所述处理装置的中央处理器，由所述中央处理器经由所述驱 动模块驱动所述步进电极。在上述地表粗糙度测量装置中，所述步进电极使用电机转动角度细分控制技术调 整所述测距装置的姿势。在上述地表粗糙度测量装置中，所述支撑装置的高度能够调节，从而调节所述测 距装置距地表的距离。在上述地表粗糙度测量装置中，所述支撑装置能够安装至所述测量装置的主体， 也能够从所述测量装置的主体拆卸。一种地表粗糙度测量方法，其使用上述测量装置，并且所述测量方法包括如下步 骤由所述支撑装置将所述测量装置的测量装置主体支撑至预定姿势，由所述支撑装 置确定或者由所述测距装置测定所述测距装置距地表的距离，由所述处理装置控制所述移 动装置使所述测距装置处于期望的姿势，由所述测距装置在所述期望的姿势下测量距地表 的距离，由所述处理装置根据获得的数据计算并显示地表粗糙度。本发明实用可行，操作便利，携带方便，适用于野外各种地表粗糙度的测量工作。
图1是根据本发明的一个实施方式的地表粗糙度测量装置的结构框图。图2是使用根据本发明的一个实施方式的地表粗糙度测量装置进行测量时的工 作示意图。
具体实施例方式下面将参照附图详细说明本发明。但是，应当理解，本发明的下述实施方式仅是示 例性的，某一实施方式中所包含的所述组件可能不是必须的，其中部分组件的组合即可实 现本发明的一个或几个目的。另外，可以用本领域的技术人员可以想到的其它结构类似或 者能够起相同功能的组件代替上述组件中的一个或多个。图1是根据本发明的一个实施方式的地表粗糙度测量装置的结构框图，图2是使 用根据本发明的一个实施方式的地表粗糙度测量装置进行测量时的工作示意图。参照图1和图2，本发明的地表粗糙度测量装置(下面有时也简称“测量装置”)总 体上包括处理装置、移动装置、测距装置、支撑装置四部分组成。在本发明书中，有时也将处 理装置、移动装置及测距装置的组合称为测量装置主体，支撑装置用于支撑测量装置主体。处理装置处理装置用于对整个测量装置进行控制、数据处理等，其例如可以是单片机控制 系统1。该单片机控制系统1可以包括中央处理器10，其用于程序控制和数据处理等，存储处理装置所需的应用程序，包括系统运行程序及粗糙度计算程序；数据存储器30，其用 于存储地表粗糙度测量得到的数据。当然，单片机控制系统1可以具有单独的ROM，用于存 储处理装置所需的程序，即系统运行程序及粗糙度计算程序。单片机控制系统1可以还包括按键电路20，其用于将后述的控制盒100上的操 作按键21连接至中央处理器，该操作按键21为整个装置的输入装置；显示屏40，其用于显 示数据及图像。当然，也可以不设置上述物理的操作按键21，而是在可触控操作的显示屏 40上实现指令的输入及选择。本发明对此不作特别限制。单片机控制系统1可以还包括驱动器80，其用于在中央处理器10的控制下根据 操作者输入的对移动装置(如步进电机2)的移动指令使移动装置移动(带动测距装置移 动)；接口，该接口例如为RS-232串行接口，用于与计算机等外部处理装置连接。当然，该 接口不限于RS-232串行接口，而是可以与计算机等外部处理装置连接的任何有线或者无 线接口，例如USB接口等。当然，该单片机控制系统1可以还包括电源60和电源管理器70，用于为控制系统 提供电源及电源管理。移动装置如上述所，单片机控制系统1的驱动器80与移动装置连接，用于驱动移动装置作 适当移动。该移动装置可以为步进电机2，该步进电机2将其驱动力通过适当的传递装置 (如齿轮系等)输出至后述的测距装置，从而调整测距装置的姿势或角度(测距装置的不同 姿势对应于不同的测距角度，即所测量的距离所在的线和从测距装置向下引出的垂线之间 形成的角度)。参照图2，步进电机2与作为测距装置的激光传感器3(有时称为激光测距传感 器)连接，用于移动激光传感器3，例如，步进电机2可以使激光传感器3在图2的纸面内作 角度旋转运动。当然，也可以由一个电机、或者两个电机在二维空间上移动测距装置，该一 个或两个电机对应于本发明的移动装置。例如，该步进电机可以使用电机转动角度细分控制技术来实现对测距装置的精确 的角度控制。测距装置本发明的测量装置的测距装置为激光传感器(激光测距传感器)，其测点的光斑 很小，可以准确、高精度地测距，激光测距传感器是本领域技术人员所公知的，且可以于市 场中购得，在此不作特别的说明。支撑装置本发明的测量装置的支撑装置用于支撑上述处理装置、移动装置及测距装置，即 支撑测量装置主体。例如，本发明的处理装置(单片机控制系统)被装入一控制盒100，而 移动装置和测距装置也被装入一壳体，将该壳体与控制盒100连接固定，或者可以将处理 装置、移动装置和测距装置三者装入同一壳体。由支撑装置支撑上述壳体(和/或控制盒 100)。该支撑装置优选是可伸缩的，例如可以类似于照像机的三角架。该支撑装置可以为一 支撑杆，即支架4，该支撑杆的下部可以具有锥形部，用于插入泥土中。该支撑装置也可以为 三角架等多点支撑装置。该支撑装置上可以刻有可读的刻度，当然也可以没有刻度。支撑 装置还可以具有调平装置，用于保证支撑装置的轴线(杆的轴线)垂直，或者保持壳体(和
5/或控制盒100)的水平。为了便携性的考虑，该支撑装置优选可以是能够安装至测量装置主体及可以从测 量装置主体拆卸的。下面结合图2说明本发明的地表粗糙度测量方法。首先，在选定的地点由支撑装置支撑起整个测量装置，将测量装置(测距装置)调 整至适当的水平高度及适当的姿势。在支撑装置上具有刻度的情况下，可以经由该支撑装 置确定测量装置的高度，在支撑装置不具有刻度的情况下，可以经由所述测距装置测量垂 直方向上的高度，即为测量装置(测距装置)的高度。然后，启动测量装置，通过操作按键21输入测距装置测量的起始和结束的角度和 采样间隔的角度信息，即对应地表的测量长度L和采样间距Li。移动装置根据该信息将测 距装置移动至期望起始的角度(姿势)，测量装置测量该角度上的距离，然后移动装置将测 距装置移动一个采样间隔的角度，再测量该角度上的距离，重复上述步骤至结束角度，将所 测得的一组数据存储至中央处理器10的RAM。如图2所示，根据测距装置(激光传感器3)测到的和测量点之间的距离D、与距 离D的夹角(图2中的左上侧夹角)，由余弦公式可以计算出hi，高度H和hi的差值即是 测量点的高度值，由此，可以得到一组高度H和hi的差值，即一组地表测量点的高度值。由 中央处理器通过粗糙度公式计算得到测量区域的地表粗糙度，同时还可以计算出表面相关 长度。对于地表粗糙度的算法，因为其是本领域的技术人员所公知的，所以在此不作特 别说明，经由计算公式算得的地表粗糙度结果可以显示于显示屏40，并存储于数据存储器 30。虽然已经参照
了本发明的具体实施方式
，但是本发明不限于此，本领域 的技术人员可以在本发明的范围内对上述实施方式作出适当的修改或者修正。例如，本发明的测量装置可以包括摄像装置，用于拍摄测量的点图像。例如，本发明的测量装置可以包括多个测距装置，用于同时对不同方位角度的测距。
权利要求
1.一种地表粗糙度测量装置，其特征在于，该测量装置包括处理装置、移动装置、测距 装置及支撑装置，所述处理装置用于所述测量装置的系统控制，获得所述测距装置的测量数据，所述移动装置被连接至所述处理装置及所述测距装置，由所述处理装置控制所述移动 装置移动，以调整所述测距装置的姿势，所述测距装置用于测量距地表上的特定测量点之间的距离，并且将测得数据传输至所 述处理装置，所述支撑装置支撑所述处理装置、所述移动装置和所述测距装置，用于将所述测距装置置于预定高度。
2.根据权利要求1所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述处理装置可以根据 所述测距装置的高度信息，测量角度信息及所述测距装置测得的距离信息计算出地表的粗 糙度。
3.根据权利要求1或2所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括 显示装置及输入装置，操作者能够经由所述输入装置输入信息，由所述处理装置根据该输 入信息控制所述测距装置的测量角度，所述显示装置用于显示测得的数据和/或计算出的 地表粗糙度结果。
4.根据权利要求3所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述处理装置为单片机 控制系统，所述单片机控制系统包括中央处理器、用于存储程序和数据的数据存储器、用于 与外部处理装置连接的接口。
5.根据权利要求3所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述测距装置为激光测 距传感器。
6.根据权利要求3所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述移动装置为步进电 机，所述步进电机接至驱动模块，该驱动模块被连接至所述处理装置的中央处理器，由所述 中央处理器经由所述驱动模块驱动所述步进电极。
7.根据权利要求6所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述步进电极使用电机 转动角度细分控制技术调整所述测距装置的姿势。
8.根据权利要求3所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述支撑装置的高度能 够调节，从而调节所述测距装置距地表的距离。
9.根据权利要求8所述的地表粗糙度测量装置，其特征在于，所述支撑装置能够安装 至所述测量装置的主体，也能够从所述测量装置的主体拆卸。
10.一种地表粗糙度测量方法，其特征在于，所述测量方法使用权利要求1至9所述的 测量装置，并且所述测量方法包括如下步骤由所述支撑装置将所述测量装置的测量装置主体支撑至预定姿势，由所述支撑装置确定或者由所述测距装置测定所述测距装置距地表的距离，由所述处理装置控制所述移动装置使所述测距装置处于期望的姿势，由所述测距装置在所述期望的姿势下测量距地表的距离，由所述处理装置根据获得的数据计算并显示地表粗糙度。
全文摘要
本发明涉及地表粗糙度测量装置及地表粗糙度测量方法。一种地表粗糙度测量装置，该测量装置包括处理装置、移动装置、测距装置及支撑装置。所述处理装置用于所述测量装置的系统控制，获得所述测距装置的测量数据，所述移动装置被连接至所述处理装置及所述测距装置，由所述处理装置控制所述移动装置移动，以调整所述测距装置的姿势，所述测距装置用于测量距地表上的特定测量点之间的距离，并且将测得数据传输至所述处理装置，所述支撑装置支撑所述处理装置、所述移动装置和所述测距装置，用于将所述测距装置置于预定高度。本发明实用可行，操作便利，携带方便，适用于野外各种地表粗糙度的测量工作。
文档编号G01C9/00GK102135423SQ20101010077
公开日2011年7月27日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者杨习荣 申请人:中国科学院遥感应用研究所