本發(fā)明涉及建筑測繪，具體涉及一種基于地理信息系統(tǒng)的建筑測繪方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的飛速發(fā)展，在建筑測繪領(lǐng)域，激光測繪技術(shù)的使用正日益普及。這種先進(jìn)的測量方式以其高精度、高效率和非接觸式的特點(diǎn)，極大地改變了傳統(tǒng)的建筑測繪模式。

2、激光測繪技術(shù)利用激光束對目標(biāo)進(jìn)行掃描和測距，通過計(jì)算光速和反射時(shí)間來確定目標(biāo)的位置信息；這種測量方式具有極高的精度和速度，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成大面積的測量工作。

3、在現(xiàn)有的激光測繪技術(shù)中，常常通過無人機(jī)搭載激光雷達(dá)設(shè)備，通過向建筑物表面發(fā)射激光束并接收反射回來的光束，根據(jù)光速和飛行時(shí)間來計(jì)算距離，從而間接獲得建筑表面的精確三維數(shù)據(jù)。然而，盡管激光測繪技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，但在實(shí)際操作過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)；其中，無人機(jī)的穩(wěn)定性是一個(gè)關(guān)鍵問題。無人機(jī)在空中飛行時(shí)容易受到多種外界因素的影響，如信號干擾和風(fēng)力變化等。這些因素可能導(dǎo)致無人機(jī)偏離預(yù)定航線，進(jìn)而影響到激光雷達(dá)系統(tǒng)的掃描路徑和數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。例如，當(dāng)無人機(jī)遭遇強(qiáng)風(fēng)或不穩(wěn)定氣流時(shí)，其姿態(tài)和位置可能會發(fā)生微小但顯著的變化，這種變化足以引起激光束與目標(biāo)表面之間的角度偏差，最終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)的誤差增大。此外，無線電信號干擾也可能影響無人機(jī)與地面控制站之間的通信鏈路，進(jìn)一步加劇了飛行路徑的不確定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于地理信息系統(tǒng)的建筑測繪方法及系統(tǒng)，解決以上技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于地理信息系統(tǒng)的建筑測繪方法，包括以下步驟：

4、步驟s1：通過無人機(jī)搭載的激光發(fā)射設(shè)備對建筑物表面進(jìn)行激光測繪時(shí)，獲取激光測繪時(shí)的光束覆蓋區(qū)域，在所述光束覆蓋區(qū)域內(nèi)選取一個(gè)最大內(nèi)接矩形，記為校準(zhǔn)區(qū)域；獲取激光測繪時(shí)無人機(jī)的前進(jìn)方向，以所述校準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)平行于前進(jìn)方向的兩條邊為校準(zhǔn)區(qū)域的長；獲取所述校準(zhǔn)區(qū)域的兩條長上的中點(diǎn)，并連接兩個(gè)中點(diǎn)，得到中位線，所述中位線將所述校準(zhǔn)區(qū)域劃分為上區(qū)域和下區(qū)域；

5、步驟s2：對所述校準(zhǔn)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到若干交點(diǎn)，根據(jù)各交點(diǎn)處激光的反射時(shí)間，獲得各交點(diǎn)處采集到的距離；

6、分別對所述上區(qū)域和下區(qū)域的交點(diǎn)進(jìn)行相同順序的編號，實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)間下所述下區(qū)域與t時(shí)間前的上區(qū)域之間的差異值，其中di表示上區(qū)域內(nèi)第i個(gè)交點(diǎn)處采集到的距離，di′表示下區(qū)域內(nèi)第i個(gè)交點(diǎn)處采集到的距離，n為上區(qū)域內(nèi)交點(diǎn)的總數(shù)，i∈[1，n]且i為正整數(shù)，t為預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔閾值；

7、步驟s3：若dv≠0，則記無人機(jī)的測繪路徑發(fā)生偏移；此時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)間下在下區(qū)域內(nèi)采集到的建筑物表面的截面模型，記為當(dāng)前截面；并獲取t時(shí)間前在上區(qū)域內(nèi)采集到的建筑物表面的截面模型，記為原截面；

8、對比所述原截面和當(dāng)前截面，在所述當(dāng)前截面上標(biāo)記出相似區(qū)域，并將所述當(dāng)前截面上除相似區(qū)域以外的區(qū)域記為差異區(qū)域；獲取所述相似區(qū)域與差異區(qū)域的交界線，并獲取所述交界線與下區(qū)域的邊相交的兩個(gè)點(diǎn)，連接兩個(gè)點(diǎn)，得到輔助線；并根據(jù)所述輔助線的中垂線，得到無人機(jī)的偏移方向，并根據(jù)所述偏移方向調(diào)整無人機(jī)的測繪路徑。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：各交點(diǎn)處采集的距離的獲得過程包括：

10、記錄激光的發(fā)射時(shí)刻t0，并記錄激光的接收時(shí)刻t1，得到交點(diǎn)處采集的距離d=(t1-t0)c/2，其中c為激光的傳播速度。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述上區(qū)域或下區(qū)域的交點(diǎn)包括所述上區(qū)域或下區(qū)域在各條邊上的交點(diǎn)。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述時(shí)間間隔閾值的確定過程包括：

13、將所述校準(zhǔn)區(qū)域的長記為l，并實(shí)時(shí)獲取無人機(jī)的飛行速度v，則所述時(shí)間間隔閾值t=(l/2)/v。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：若dv＝0，則記無人機(jī)的測繪路徑未發(fā)生偏移。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述表面模型的獲得過程包括：

16、基于激光測繪技術(shù)和地理信息，根據(jù)交點(diǎn)的編號及交點(diǎn)處采集到的距離，得到數(shù)據(jù)點(diǎn)，并根據(jù)全部數(shù)據(jù)點(diǎn)，生成建筑物表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；根據(jù)所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成建筑物表面的三維模型，記為截面模型。

17、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述相似區(qū)域的確定過程包括：

18、在所述截面模型上，將由若干相鄰的數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)成的面記為區(qū)域；若存在區(qū)域k，當(dāng)所述當(dāng)前截面與原截面均包括區(qū)域k時(shí)，則記所述區(qū)域k為備選區(qū)域；將面積最大的備選區(qū)域，記為相似區(qū)域。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：調(diào)整無人機(jī)的測繪路徑的過程包括：

20、根據(jù)所述交界線的中垂線和所述前進(jìn)方向，得到無人機(jī)的偏移方向；在所述中垂線上選取出位于差異區(qū)域的片段，記為輔助線段，獲取所述輔助線段的長度，記為s；則此時(shí)，無人機(jī)沿所述偏移方向的反方向前進(jìn)s距離后，重新測繪。

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：一種基于地理信息系統(tǒng)的建筑測繪系統(tǒng)，包括：

22、區(qū)域劃分模塊：通過無人機(jī)搭載的激光發(fā)射設(shè)備對建筑物表面進(jìn)行激光測繪時(shí)，獲取激光測繪時(shí)的光束覆蓋區(qū)域，在所述光束覆蓋區(qū)域內(nèi)選取一個(gè)最大內(nèi)接矩形，記為校準(zhǔn)區(qū)域；獲取激光測繪時(shí)無人機(jī)的前進(jìn)方向，以所述校準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)平行于前進(jìn)方向的兩條邊為校準(zhǔn)區(qū)域的長；獲取所述校準(zhǔn)區(qū)域的兩條長上的中點(diǎn)，并連接兩個(gè)中點(diǎn)，得到中位線，所述中位線將所述校準(zhǔn)區(qū)域劃分為上區(qū)域和下區(qū)域；

23、偏移判斷模塊：對所述校準(zhǔn)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到若干交點(diǎn)，根據(jù)各交點(diǎn)處激光的反射時(shí)間，獲得各交點(diǎn)處采集到的距離；

24、分別對所述上區(qū)域和下區(qū)域的交點(diǎn)進(jìn)行相同順序的編號，實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)間下所述下區(qū)域與t時(shí)間前的上區(qū)域之間的差異值，其中di表示上區(qū)域內(nèi)第i個(gè)交點(diǎn)處采集到的距離，di′表示下區(qū)域內(nèi)第i個(gè)交點(diǎn)處采集到的距離，n為上區(qū)域內(nèi)交點(diǎn)的總數(shù)，i∈[1，n]且i為正整數(shù)，t為預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔閾值；

25、偏移調(diào)整模塊：若dv≠0，則記無人機(jī)的測繪路徑發(fā)生偏移；此時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)間下在下區(qū)域內(nèi)采集到的建筑物表面的截面模型，記為當(dāng)前截面；并獲取t時(shí)間前在上區(qū)域內(nèi)采集到的建筑物表面的截面模型，記為原截面；

26、對比所述原截面和當(dāng)前截面，在所述當(dāng)前截面上標(biāo)記出相似區(qū)域，并將所述當(dāng)前截面上除相似區(qū)域以外的區(qū)域記為差異區(qū)域；獲取所述相似區(qū)域與差異區(qū)域的交界線，并獲取所述交界線與下區(qū)域的邊相交的兩個(gè)點(diǎn)，連接兩個(gè)點(diǎn)，得到輔助線；并根據(jù)所述輔助線的中垂線，得到無人機(jī)的偏移方向，并根據(jù)所述偏移方向調(diào)整無人機(jī)的測繪路徑。

27、本發(fā)明的有益效果：

28、本發(fā)明通過激光發(fā)射設(shè)備對建筑物表面進(jìn)行精確的激光測繪，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（gis）技術(shù)，能夠獲取高精度的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，可以生成詳細(xì)的建筑物表面三維模型，從而提高了建筑測繪的精度。本發(fā)明引入了實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)制，通過計(jì)算當(dāng)前時(shí)間下的下區(qū)域與預(yù)設(shè)時(shí)間間隔閾值t前的上區(qū)域之間的差異值，能夠?qū)崟r(shí)檢測無人機(jī)的測繪路徑是否發(fā)生偏移。一旦發(fā)現(xiàn)偏移，即可立即進(jìn)行調(diào)整，確保測繪過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性。整個(gè)測繪過程高度自動化，從激光測繪、數(shù)據(jù)處理到路徑調(diào)整，都由系統(tǒng)自動完成。這不僅減少了人工干預(yù)的需求，還提高了工作效率，降低了人為錯(cuò)誤的可能性。