一种地形图的测绘新方法与流程

本发明属于测量技术领域，具体属于一种地形图的测绘方法。

背景技术：

地形图指的是地表起伏形态和地理位置、形状在水平面上的投影图。具体来讲，将地面上的地物和地貌按水平投影的方法（沿铅垂线方向投影到水平面上），并按一定的比例尺缩绘到图纸上，这种图称为地形图。

人们看到一张张反映地球表面形态和面貌的地形图是相当复杂的。不论是地形起伏变化的山区，还是河流湖塘水网密集的水乡平原，图上各种各样的地貌和地物符号都准确地反映了地面的实际情况。它们是怎样测绘出来的呢。

这首先要明确确定地形图上的每个点位需要的三个基本要素：方位、距离和高程。同时这三个基本要素还必须有起始方向、坐标原点和高程零点作依据。

现有的地形图测量大多是通过人为进行高度测量而完成的，随着无人机技术的普及，也有少部分通过无人机配合人进行测量，但是无人机在高空进行测量，导致对地面情况描述并不客观，只能呈现二维的图像，还是需要通过人力进行大量的勘察，因此为了提高工作效率，就需要提供一种机器人结合无人机的新的地形图测量方法，这样就可以到达人无法到达的环境，进行地形图的绘制。

技术实现要素：

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高工作效率、绘制准确的地形图的测绘新方法。本发明的技术方案如下：

一种地形图的测绘新方法，采用地面机器人结合无人机进行测绘，所述地面机器人和无人机之间进行通信连接，其包括无人机测量的步骤和地面机器人测量的步骤，无人机测量步骤包括以下步骤：

建立地面基准信号站；将无人机机载定位系统与地面基准信号站进行校准；将无人机放飞至固定的点，准备开始测量；无人机以上下波动的方式进行飞行拍摄取样；将拍摄的取样数据与机载定位系统的无人机定位数据进行实时对应存储，并且传输至地面基准信号站；让无人机进行多次重复飞行拍摄，将同一高度信息的拍摄数据进行取出进行拍摄拼接得到无人机测量图像；

地面机器人测量的步骤包括：

地面机器人包括坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作模块、目标捕获和集成传感器，坐标系统为球面坐标系统,望远镜能绕仪器的纵轴和横轴旋转,在水平面360°、竖面180°范围内寻找目标；操纵器的作用是控制机器人的转动；换能器将电能转化为机械能以驱动步进马达运动；计算机和控制器的功能是从设计开始到终止操纵系统、存储观测数据并与其他系统接口,控制方式采用连续路径或点到点的伺服控制系统；闭路控制传感器将反馈信号传送给操纵器和控制器,以进行跟踪测量或精密定位；决定制作模块主要用于发现目标,采用模拟人识别图像的方法或对目标局部特征分析的方法进行影像匹配；目标获取模块用于精确地照准目标,采用开窗法、阀值法、区域分割法、回光信号最强法以及方形螺旋式扫描法中的一种；集成传感器包括采用距离、角度、温度、气压在内的传感器获取各种观测值，由影像传感器构成的视频成像系统通过影像生成、影像获取和影像处理,在计算机和控制器的操纵下实现自动跟踪和精确照准目标,从而获取物体或物体某部分的长度、厚度、宽度、方位、2维和3维坐标信息,进而得到物体的形态及其随时间的变化，完成地面机器人的测量，得到地面机器人测量视图；

将无人机测量视图和地面测量视图进行融合，得到地形图的测量视图。

进一步的，所述无人机上安装有用于存储无人机拍摄数据的数据存储器以及用于将数据存储器内的数据进行发出的数据传输模块，所述地面基准信号站设置有数据接收器，且数据接收器接收数据传输模块传输的拍摄数据，且所述地面基准信号站设置有数据存储库，接收数据接收器输出的数据以及地面基准信号站的数据并且进行存储。

进一步的，所述地面基准信号站设置有地面时间系统，所述无人机上设置有机载时间系统，进行无人机放飞至固定的点之前，对地面时间系统与机载时间系统进行校准，且地面时间系统输出地面时间信号与地面基准信号同时存储入数据存储库，机载时间系统通过数据传输模块将机载时间信号与拍摄数据同时发出。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明通过结合无人机和地面机器人对地形图进行测绘，实现了三维空间的全自动化测量，节省了人力物力，且提高了安全度，对于恶劣环境人力无法到达的地方，能够准确的绘制地形图，通过对无人机和地面机器人测量的地形图进行融合，实现了三维空间的准确表达，提高了地形图绘制的准确性。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例一种地形图的测绘新方法的流程图；

图2是本发明提供优选实施例无人机系统的框图。

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、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

如图1所示，一种地形图的测绘新方法，采用地面机器人结合无人机进行测绘，所述地面机器人和无人机之间进行通信连接，其包括无人机测量的步骤和地面机器人测量的步骤，无人机测量步骤包括以下步骤：

建立地面基准信号站；将无人机机载定位系统与地面基准信号站进行校准；将无人机放飞至固定的点，准备开始测量；无人机以上下波动的方式进行飞行拍摄取样；将拍摄的取样数据与机载定位系统的无人机定位数据进行实时对应存储，并且传输至地面基准信号站；让无人机进行多次重复飞行拍摄，将同一高度信息的拍摄数据进行取出进行拍摄拼接得到无人机测量图像；无人机测量系统如图2所示；

地面机器人测量的步骤包括：

地面机器人包括坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作模块、目标捕获和集成传感器，坐标系统为球面坐标系统,望远镜能绕仪器的纵轴和横轴旋转,在水平面360°、竖面180°范围内寻找目标；操纵器的作用是控制机器人的转动；换能器将电能转化为机械能以驱动步进马达运动；计算机和控制器的功能是从设计开始到终止操纵系统、存储观测数据并与其他系统接口,控制方式采用连续路径或点到点的伺服控制系统；闭路控制传感器将反馈信号传送给操纵器和控制器,以进行跟踪测量或精密定位；决定制作模块主要用于发现目标,采用模拟人识别图像的方法或对目标局部特征分析的方法进行影像匹配；目标获取模块用于精确地照准目标,采用开窗法、阀值法、区域分割法、回光信号最强法以及方形螺旋式扫描法中的一种；集成传感器包括采用距离、角度、温度、气压在内的传感器获取各种观测值，由影像传感器构成的视频成像系统通过影像生成、影像获取和影像处理,在计算机和控制器的操纵下实现自动跟踪和精确照准目标,从而获取物体或物体某部分的长度、厚度、宽度、方位、2维和3维坐标信息,进而得到物体的形态及其随时间的变化，完成地面机器人的测量，得到地面机器人测量视图；

将无人机测量视图和地面测量视图采用现有的贝叶斯法融合技术进行融合，得到地形图的测量视图。

进一步的，所述无人机上安装有用于存储无人机拍摄数据的数据存储器以及用于将数据存储器内的数据进行发出的数据传输模块，所述地面基准信号站设置有数据接收器，且数据接收器接收数据传输模块传输的拍摄数据，且所述地面基准信号站设置有数据存储库，接收数据接收器输出的数据以及地面基准信号站的数据并且进行存储。

进一步的，所述地面基准信号站设置有地面时间系统，所述无人机上设置有机载时间系统，进行无人机放飞至固定的点之前，对地面时间系统与机载时间系统进行校准，且地面时间系统输出地面时间信号与地面基准信号同时存储入数据存储库，机载时间系统通过数据传输模块将机载时间信号与拍摄数据同时发出。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。