一种森林火点定位算法的制作方法

1.本发明涉及森林防火定位技术领域，尤其涉及一种森林火点定位算法。


背景技术：

2.森林防火一直以来都是林业工作的重中之重，森林火点的防范、监测能够 有效的规避巨大的安全隐患，减少国家和人民的财产损失。目前，火灾监测的 主要方式有地面巡护、瞭望监测、飞机巡航监测和卫星监测等，这些方式均不 能做到全天候、无死角、高效及时的火灾预警监控。
3.具体来说，地面巡护及瞭望监测均主要借助于肉眼观测，进一步可借助望 远镜、观测台等设备进行观测，无法做到24小时不间断监控，监测结果也无法 及时传输、有效回溯。飞机巡航监测主要借助无人机或者直升机，再辅以可见 光、红外或者其他设备进行监测，其单次费用较高且仍无法实现不间断监控， 也就无法有效对火情进行排查、预警。卫星监测则费用更为昂贵，且不具备专 门观测某地的能力。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种森林火点定位算法，算法基于云台摄像头所在位 置经纬度、水平角、俯仰角及高程数据，结合设置的推进步长和高程差的数值 经度，来计算火点精确位置，并得出火点的精确经纬度及高程数据。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种森林火点定位算法，包括以下步骤：
7.s1：获取发现火点处摄像头的水平角及俯仰角数据；
8.s2：以摄像头所在位置为原点，建立模拟直角坐标系，并根据水平角a确 定火点所在位置象限；
9.s3：根据gp服务，结合摄像头所在位置的经纬度，获得摄像头在该位置处 的高程数据，再加上摄像头支架的高度，即为摄像头的高程h，并将摄像头所在 位置的地理坐标转换为投影坐标；
10.s4：以摄像头所在位置为起点，水平角为方向，增加步长值(n+1)*s，n 为自然数，计算该点的投影坐标，并根据投影坐标获得该点真实的高程数据， 记为h1；
11.根据摄像头俯仰角，横向增加步长值(n+2)*s后，n为自然数，计算出该 点的高程数据，并记为h2；
12.s5：判断︱h1-h2︱是否小于p；
13.(1)若︱h1-h2︱≥p且h1＞h2，则表示未找到火点的范围，则在步骤s4 的基础上继续增加一个步长值s，并继续步骤s4的计算，直至满足︱h1-h2︱＜ p，再将投影坐标转换为地理坐标，并输出符合精度要求的高程值，该点坐标则 为火点位置的经纬度；
14.(2)若︱h1-h2︱≥p且h1≤h2，则表示火点范围在计算的两点之间，但 精度不够；继续保持步骤s4得出的高程数据h1，并取回退步长n*s计算，并获 取回退点真实高程数据h2，
直至满足︱h1-h2︱＜p，再将投影坐标转换为地理 坐标，并输出符合精度要求的高程值，该坐标则为火点位置的经纬度。
15.进一步的，所述步骤s4中，坐标系原点为摄像头位置，投影坐标为(x1， y1)，增加的步长值为s，则所求的火点位置投影坐标为[(x1+(n+1)*s*sina)， (y1+(n+1)*s*cosa)]，n为自然数，并根据投影坐标即可得到该点的高程数 据h1。
[0016]
进一步的，所述步骤s4中，摄像头中心视线与水平方向的夹角，即为俯仰 角b，增加的步长值为s，则计算出的下一个位置的高程值为(h-(n+2)*s*tanb)， n为自然数。
[0017]
本发明的有益效果是：算法基于云台摄像头所在位置经纬度、水平角、俯 仰角及高程数据，结合设置的推进步长和高程差的数值经度，来计算火点精确 位置，并得出火点的精确经纬度及高程数据。再结合pc端的实时画面，标注火 点在gis地图中的位置，并同步控制摄像头联动，将视角转动到火点的视角， 实现火点精确、可视化定位。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的 前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]
图1为一种森林火点定位算法流程图；
[0020]
图2为水平方向坐标系示意图；
[0021]
图3为火点垂直投影坐标系示意图；图4为森林火点可视化定位系统示意图。
具体实施方式
[0022]
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。
[0023]
术语：高程差精度值p，考虑到实际环境和地图dem数据的精度等因素影响， 在平原地区，且乔木等较少的情况下，算法可以很容易的计算出火点的大致位 置且相对精确，此时p值建议设为1。
[0024]
在山区或者乔木较多的情况，摄像头监测到的烟雾情况可能是漂浮在半空 中，不是火点本身所在位置，此时p值建议设置为3。当高程差精度值p设置太 小时，容易导致错过火点真实发生位置，设置太大容易导致计算火点位置偏近， 故在设置后还需要进行多次现场测试，以获取该地区最合适的高程差精度值p。
[0025]
根据本发明的实施例，提供了一种森林火点定位算法。
[0026]
参照图1-3，根据本发明实施例的森林火点定位算法，包括包括以下步骤：
[0027]
s1：获取发现火点处摄像头的水平角及俯仰角数据；
[0028]
s2：以摄像头所在位置为原点，建立模拟直角坐标系，并根据水平角a确 定火点所在位置象限；
[0029]
s3：根据gp服务，结合摄像头所在位置的经纬度，获得摄像头在该位置处 的高程数据，再加上摄像头支架的高度，即为摄像头的高程h，并将摄像头所在 位置的地理坐标转
换为投影坐标；
[0030]
s4：以摄像头所在位置为起点，水平角为方向，增加步长值(n+1)*s，n 为自然数，计算该点的投影坐标，并根据投影坐标获得该点真实的高程数据， 记为h1；
[0031]
根据摄像头俯仰角，横向增加步长值(n+2)*s后，n为自然数，计算出该 点的高程数据，并记为h2；
[0032]
s5：判断︱h1-h2︱是否小于p；
[0033]
(1)若︱h1-h2︱≥p且h1＞h2，则表示未找到火点的范围，则在步骤s4 的基础上继续增加一个步长值s，并继续步骤s4的计算，直至满足︱h1-h2︱＜ p，再将投影坐标转换为地理坐标，并输出符合精度要求的高程值，该点坐标则 为火点位置的经纬度；
[0034]
(2)若︱h1-h2︱≥p且h1≤h2，则表示火点范围在计算的两点之间，但 精度不够；继续保持步骤s4得出的高程数据h1，并取回退步长n*s计算，并获 取回退点真实高程数据h2，直至满足︱h1-h2︱＜p，再将投影坐标转换为地理 坐标，并输出符合精度要求的高程值，该坐标则为火点位置的经纬度。
[0035]
进一步的，所述步骤s4中，坐标系原点为摄像头位置，投影坐标为(x1， y1)，增加的步长值为s，则所求的火点位置投影坐标为[(x1+(n+1)*s*sina)， (y1+(n+1)*s*cosa)]，n为自然数，并根据投影坐标即可得到该点的高程数 据h1。
[0036]
进一步的，所述步骤s4中，摄像头中心视线与水平方向的夹角，即为俯仰 角b，增加的步长值为s，则计算出的下一个位置的高程值为(h-(n+2)*s*tanb)， n为自然数。
[0037]
如图1-3所示，该算法基于云台摄像头所在位置经纬度、水平角、俯仰角 及高程数据，结合设置的推进步长值、回退步长值和高程差的数值精度，来计 算火点精确位置，并得出火点的精确经纬度及高程数据。算法主要思想是采用 逐步逼近的方式确定火点位置，高程差的精度值p直接关系到火点位置的精确 度，在合理设置步长值和精度值p的基础下，可以有效减小计算量，快速且精 确的定位火点位置。本算法的主要优势是计算复杂度与计算量均较小，所需基 础参数容易获得且误差较小，所以同时本算法计算出的火点位置误差也较小。
[0038]
如图4所示，除导航栏区域外为所需监测区域的gis地图，红色圆圈为摄 像头的有效可视范围，火点图标为发生火灾的位置，该位置即由1的算法计算 所得。云台摄像头在巡护过程中若监测到火情，会在系统中同时上传火点的可 见光和红外图像信息，回传火点地理坐标数据，并形成预警数据。在本系统中， 调出预警数据，点击火点图标，即可使巡护中的云台摄像头转到火点发生位置。
[0039]
根据火点定位算法计算的火点地理坐标数据会回传显示到系统界面中，再 结合本系统的可视化视频图像定位，可实现火点的精确定位。
[0040]
云台摄像头为集群部署，可实现监测区域的无死角监测，避免单一摄像头 监测火点时，火点可能出现在山头背面，不能直接监测的情况。
[0041]
本算法再结合pc端的实时画面，标注火点在gis地图中的位置，并同步控 制摄像头联动，将视角转动到火点的视角，实现火点精确、可视化定位。本算 法与系统相结合，其优点在于能够直观的视觉定位到火点发生位置，有利于一 线人员快速查找火点位置，进一步精确定位，且能够实时观察火情。
[0042]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于
此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。