一种测量糖料蔗面积的方法及工具与流程

本技术涉及土地面积测量，更具体地说，尤其涉及一种测量糖料蔗面积的方法及工具。

背景技术：

1、随着耕种土地越来越集中化，机械、智能化的现代农业正在不断发展，在精准农业的发展趋势下，地块测量应用领域越来越广泛。地块测量是指以地块为单位，对其位置、权属界线、界址点、面积、建筑物与构筑物等为内容，所进行的测绘工作，最终获得地块平面图以及权属界址点坐标、地块面积等数据。农业生产中，地块测量不仅能够量化农作物产量，便于耕种设计，而且能够为地块面积作业收费提供依据。

2、对于糖料蔗，其种植面积大小是发放补贴多少的主要依据，目前，糖料蔗种植面积的测量常用方式也是地块测量。传统糖料蔗地块测量方式，或是直接利用手机定位测量地块面积，但此方式测量面积不精准，存在测量糖料蔗地块间两两重叠、交叉，地块维度不明以及工作量大的问题；或是利用遥感影像进行面积勾画，但由于糖料蔗生长时，会导致田埂轮廓模糊，以致勾画不精准、边界模糊，测量获取的面积也不准确。可见，在糖料蔗种植作业中，缺乏一种地块测量方式，用于高效且精准获取糖料蔗的种植面积。

3、因此，如何提供一种测量糖料蔗面积的方法及工具，其测量程序简单，能够高效且精准测量糖料蔗种植地块的面积，减少工作量，降低人工劳动强度与人力成本，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术提供一种测量糖料蔗面积的方法及工具，其测量程序简单，能够高效且精准测量糖料蔗种植地块的面积，减少工作量，降低人工劳动强度与人力成本。

2、本技术提供的一个技术方案如下：

3、本技术提供一种测量糖料蔗面积的方法，包括以下步骤：s1、设备预处理：调用第一终端与第二终端，将所述第一终端与第二终端信号连接，并在所述第二终端中内置卫星定位系统；s2、确定区域边界：建立定位坐标系，随后在待测地块边缘选择测量起点，启动第一终端绕待测地块行走一圈，记录行走信息并形成闭合轨迹，同时运用第二终端在行走时接收定位信息，回传至第一终端获取地块边界轨迹；s3、获取区域图像：采集待测地块影像图，并对影像图进行灰度处理，结合获取的图像比例以及所述边界轨迹数据，形成待测地块的地形轮廓图；s4、划分待测地块：建模处理所述地形轮廓图，根据待测地块的地形轮廓将模型划分为直线边界平面区域、曲线边界平面区域和曲面区域；s5、分块面积计算：分类计算所述直线边界平面区域、曲线边界平面区域以及曲面区域的图像面积；s6、面积自动汇总：运用所述图像面积并结合图像比例进行面积转换，得到区域面积，随后自动汇总所述区域面积，得到糖料蔗待测地块的种植面积。

4、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s2中，所述建立定位坐标系的步骤包括：

5、首先以待测地块为采集点，获取采集点的经纬度以及高度信息；

6、根据获取的待测地块位置信息构建大地坐标系；

7、随后提取所述待测地块所在位置的地形特征数据，并构造换算公式：

8、

9、λ为待测地块采集点经度，为待测地块采集点纬度，h为待测地块采集点高度，n为待测地块位置曲率半径，e为坐标系转换偏心率；

10、随后运用换算公式对所述大地坐标系坐标轴进行转换，建立定位坐标系。

11、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s2中，所述记录行走信息并形成闭合轨迹的步骤包括：

12、选择待测地块边缘一点或者待测地块一拐点为测量起点；

13、若以待测地块边缘一点为测量起点，则首先启动所述第一终端，沿着待测地块边缘行走一圈，记录全程边界路径；

14、随后运用所述第一终端对全程边界路径进行拟合，形成闭合轨迹；

15、若以待测地块一拐点为测量起点，则首先确定待测地块周围拐点数量，随后启动所述第一终端记录所有拐点坐标；

16、最后第一终端基于所述拐点坐标生成边界路径，将其拟合形成闭合轨迹。

17、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s2中，所述获取地块边界轨迹数据的步骤包括：

18、根据边界路径获取地块拐点位置信息；

19、若存在曲线边界路径，则基于路径的弯曲度，对其曲线路径进行分段处理，将每段曲线路径两端端点作为地块拐点；

20、随后调用所述第二终端采集所述地块拐点的经纬度坐标，通过获取相邻地块拐点的经纬度差值，测算相邻拐点之间的距离尺寸；

21、汇总待测地块各边界相邻拐点间的距离尺寸，获取边界尺寸，随后基于所述边界尺寸与各拐点经纬度坐标，获取所述地块边界轨迹。

22、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s4中，所述划分待测地块的步骤具体为：

23、s401、根据所述地形轮廓图，建立待测地块的三维轮廓模型；

24、s402、扫描所述三维轮廓模型，获取模型边界线类型和地块平曲面信息；

25、s403、基于所述地块平曲面信息，将边界线划分为平面区域直线边界线、平面区域曲线边界线以及曲面区域边界线；

26、s404、随后提取所述平面区域直线边界线、曲线边界线和曲面区域边界线两端拐点，将同一类型边界线两端拐点进行连线，将模型划分为直线边界平面区域、曲线边界平面区域和曲面区域。

27、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s5中，计算所述直线边界平面区域图像面积的步骤包括：

28、对所述直线边界平面区域的形状进行扫描识别，获取区域形状特征；

29、根据所述区域形状特征，获取区域边界线拐点，生成拐点集合；

30、随后根据拐点间的位置关系，在所述拐点集合中提取三个或以上拐点，依次对其相邻拐点进行连线，将拐点之间的区域围合成适用于面积计算公式的规则平面区域；

31、接着依照上述步骤不断提取所述拐点集合中的拐点，直至将所述直线边界平面区域分割成若干个不重叠的规则平面区域；

32、计算若干所述规则平面区域的面积并汇总，获取所述直线边界平面区域图像面积s1。

33、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s5中，计算所述曲线边界平面区域图像面积的步骤包括：

34、获取所述曲线边界平面区域的曲线边界线尺寸；

35、预设分段阈值，根据边界线尺寸确定分段数量，并结合分段阈值将所述曲线边界线分割，分割后每段曲线边界线两端连线，将曲线段转换为折线段；

36、随后顺时针围绕所述曲线边界平面区域，依次提取所述折线段的拐点坐标，按照提取顺序对拐点坐标进行编号，组成坐标集合a＝{(x1,y1)...(xk,yk)}；

37、构造测算公式并结合所述坐标集合，计算所述折线段围合区域面积s2；

38、接着提取一折线段相邻两拐点坐标，此折线段对应一段曲线边界线，随后在此曲线边界线上选取若干采集点；

39、接着以此折线段为坐标轴建立直角坐标系，对所述折线段的两拐点坐标与其对应的所述曲线边界线上的采集点坐标进行坐标转换，并确定曲线边界线在坐标轴上的横跨区间；

40、随后根据各个点的坐标值计算获取所述曲线边界线方程y＝f(x)，并结合所述横跨区间的坐标值[a，b]，运用积分公式获取各折现段与其对应的曲线边界线围合形成的区域面积s3；

41、最后汇总所述折线段围合区域面积s2与所述折现段与其对应的曲线边界线围合形成的区域面积s3，得到所述曲线边界平面区域图像面积。

42、进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述测算公式具体为：

43、

44、其中，当k＝1时，取x0＝xn，k＝n时，取xn+1＝x1。

45、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s5中，计算所述曲面区域图像面积的步骤包括：

46、在所述三维轮廓模型中分离出所述曲面区域的三维曲面模型；

47、对所述三维曲面模型进行平滑处理，得到平滑曲面；

48、随后提取所述平滑曲面的曲面参数，计算获取所述平滑曲面的曲面参数方程以及向量值函数：

49、d为平滑曲面区域

50、r(u,v)＝x(u,v)i+y(u,v)j+z(u,v)k；

51、选取所述平滑曲面上任意一点，计算该点切平面的法向量r(u)×r(v)及其模长|r(u)×r(v)|；

52、随后根据所述法向量及其模长，对所述曲面区域进行二重积分，并运用积分公式其中获取所述曲面区域的图像面积s4。

53、本技术提供另一个技术方案如下：

54、本技术提供一种测量糖料蔗面积的工具，包括：第一终端，用于采集人员行动路径并生成闭合轨迹；第二终端，与所述第一终端信号连接，其内置卫星定位系统，用于采集待测地块的定位信息；图像采集装置，用于获取待测地块的影像图，并对影像图进行灰度处理；至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使所述至少一个处理器执行所述的测量糖料蔗面积的方法。

55、本发明提供的一种测量糖料蔗面积的方法及工具，其中所述测量糖料蔗面积的方法包括以下步骤：s1、设备预处理：调用第一终端与第二终端，将所述第一终端与第二终端信号连接，并在所述第二终端中内置卫星定位系统；s2、确定区域边界：建立定位坐标系，随后在待测地块边缘选择测量起点，启动第一终端绕待测地块行走一圈，记录行走信息并形成闭合轨迹，同时运用第二终端在行走时接收定位信息，回传至第一终端获取地块边界轨迹；s3、获取区域图像：采集待测地块影像图，并对影像图进行灰度处理，结合获取的图像比例以及所述边界轨迹数据，形成待测地块的地形轮廓图；s4、划分待测地块：建模处理所述地形轮廓图，根据待测地块的地形轮廓将模型划分为直线边界平面区域、曲线边界平面区域和曲面区域；s5、分块面积计算：分类计算所述直线边界平面区域、曲线边界平面区域以及曲面区域的图像面积；s6、面积自动汇总：运用所述图像面积并结合图像比例进行面积转换，得到区域面积，随后自动汇总所述区域面积，得到糖料蔗待测地块的种植面积。其中，在所述测量糖料蔗面积的方法中，首先在对设备进行预处理后，利用所述第一终端获取糖料蔗待测地块的边界信息，并通过所述第二终端采集待测地块边界的定位信息，得到待测地块的边界轨迹；随后结合边界轨迹，通过采集工具获取地块的地形轮廓图后，根据不同的地形特征将待测地块分割，便于面积的计算；然后根据不同的分割地块，运用不同的计算方式进行面积计算后自动汇总，得到糖料蔗待测地块的种植面积，使糖料蔗种植补贴能够精准发放。因此，本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其测量程序简单，能够高效且精准测量糖料蔗种植地块的面积，减少工作量，降低人工劳动强度与人力成本。