一种基于移动终端的测高方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测高方法及装置，属于地理信息采集领域，具体是涉及一种基于移动终端的测高方法及装置。本发明专利技术使用设备传感器获得姿态角，以及通过后方交会算法解算建筑物到测量员的平面距离，然后通过后方交会算法计算出移动终端与测量目标的距离L，既不用人工输入相机高，也不用要求建筑物和测量员在同一个高程面上就能计算得到测量目标高度。本发明专利技术只要设备有传感器，能接收GPS卫星信号，就能在任何地形获得建筑高度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测高方法及装置，属于地理信息采集领域，具体是涉及一种基于移动终端的测高方法及装置。
技术介绍
国土外业巡查业务中，最重要的工作是地块地理信息的采集，采集信息包括地块的属性信息采集以及位置信息采集，而遗憾的是，外业巡查采集信息中的建筑高信息，一直以来都只能通过肉眼判断或数楼层的方式确定，采集的建筑高信息往往与建筑实际高度有很大差别。例如某巡查员要采集面前这栋高30层楼的建筑高信息，那么他就要一层一层数这个楼有多少层，然后乘以每层楼的高度，然后得到整栋楼的高度信息。这样做且不说巡查员容易数错，每层楼的高度也是估值，大概一层楼2.5米高，但其实每层楼的高度并不为2.5米，这种建筑高采集方式即耗时又不准确，给国土巡查执法带来影响。申请号为CN201410650787、名称为一种手机测高软件及基于该软件的测高方法的中国专利提出了使用移动端结合传感器测量建筑高度的方法。该方法通过手机传感器获得手机姿态角，进而推算出建筑高，但是该方案存在两个问题：第一是需要手动设置相机高，也就是图1中的BD线段的长度需要手动设置；第二是测量人所在高程面必须与被测量物所在的高程面相同，即图1中C点和D点要在同一高程面上。该方法显然不适用于国土巡查信息采集业务中。首先，用户设置相机高较为麻烦，而且很难保证每次用这个软件测量建筑高度的时候相机高都是一致的，原因在于同一个平板会被多个巡查员使用，相机高会因为不同人的使用而改变；其次，在巡查过程中，需要被采集信息的建筑不一定与巡查员在同一高程面上，所以，该技术不适用于巡查信息采集，只能用于日常简单的高度测量，应用面很窄。例如在图2的这种情况，该方法就不能测量出建筑物BC的高度。在图2中，点B和点D不在同一个高程面上，而如果采用该方法测量BC的高度，实际上测量的是b`c`的高度，显然是一个错误的结果。鉴于以上不足，本专利技术提出了一种基于移动终端的测高方法及装置，采用该方法及装置测高既不用手动输入相机高，也不用要求被测量物和测量人处于同一个高程面，只要测量人换一个位置,多次照准目标，就可以测量出建筑高度。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的因相机高度改变频繁，并且被测量物和测量人必须处于同一个高程面等限制所导致的传统手机测高法无法满足国土巡查业务中的测高需求的问题，提出了一种基于移动终端的测高方法及装置。该方法及装置不用人工输入相机高，也不用要求建筑物和测量员在同一个高程面上，只要设备有传感器，能接收GPS卫星信号，就能在任何地形获得建筑高度。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于移动终端的测高方法，包括以下步骤：步骤1，获取移动终端坐标(XA,YA)；将移动终端照准测高目标底部，通过设备传感器计算相机的方位角Az与底部翻滚角BRoll；步骤2，根据方位角Az与移动终端GPS坐标(XA,YA)，在XOY平面中生成从移动终端指向测高目标底部的射线照准线方程；步骤3，改变移动终端位置，重复步骤1-2以获得多个不同的射线照准方程；采用后方交会算法，计算所述射线照准方程的交点得到测高目标底部的平面坐标(XB，YB)；步骤4，通过移动终端的GPS坐标(XA,YA)和筑物底部的平面坐标(XB,YB)，计算相机到建筑物的平面距离L；步骤5，将移动终端照准测高目标顶部，获得顶部翻滚角TRoll，基于以下公式计算目标高度： B C = L × s i n ( d ) s i n ( a ) s i n ( c ) ]]>其中，a为底部翻滚角BRoll，d为顶部照准角TRoll与底部翻滚角BRoll之差；∠c＝180-∠b。优化的，上述的一种基于移动终端的测高方法，所述步骤1中通过设备方向传感器和加速度传感器获得移动终端的旋转矩阵R，基于下述公式计算方位角Az与翻滚角Roll：Az＝atan2(R12,R21)Roll＝atan2(-R31,R33)式中，R是由方向传感器测量出的一个3*3的旋转矩阵，R12,R21,R31,R33分别为旋转矩阵R中的相应矩阵元素。优化的，上述的一种基于移动终端的测高方法，所述步骤2中基于方位角Az与移动终端坐标(XA,YA)获得下式中的极坐标方程：x＝XA+p cos(Az)y＝YA+p sin(Az)其中，x,y为极坐标；将极坐标方程转换成平面方程，如下所示：ax+by+c＝0式中，a,b,c表示将极坐标转换成平面方程后的参数值，取常数。优化的，上述的一种基于移动终端的测高方法，所述步骤3进一步包括以下子步骤：步骤301，巡查员换n个位置，获得n个射线照准方程：a1x+b1y+c1＝0a2x+b2y+c2＝0a3x+b3y+c3＝0......anx+bny+cn＝0步骤302，按照照准顺序，两两直线方程间求交点，求得第n-1次方程和第n次方程的交点:Xn-1＝(bn-1cn-bncn-1)/(an-1bn-anbn-1)Yn-1＝(an-1cn-ancn-1)/(bn-1an-bnan-1)步骤303，完成所有照准后，基于下式计算坐标平均值，得到(XB,YB)：XB＝(X1+X2+X3+...+Xn-1)/(n-1)YB＝(Y1+Y2+Y3+...+Yn-1)/(n-1)优化的，上述的一种基于移动终端的测高方法，所述步骤4中，基于下式计算相机到建筑物的平面距离L： L = ( X A n - X B ) 2 + ( Y A n - Y B ) 2 ]]>式中，(XAn,YAn)最后一次照准时的移动终端坐标。一种基于移动终端的测高装置，包括以下模块：基准坐标获取模块，用于获取移动终端坐标(XA,YA)；将移动终端照准测高目标底部，通过设备传感器计算相机的方位角Az与底部翻滚角BRoll；照准方程获取模块，用于根据方位角Az与移动终端GPS坐标(XA,YA)，在XOY平面中生成从移动终端指向测高目标底部的射线照准线方程；目标坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动终端的测高方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取移动终端坐标(XA,YA)；将移动终端照准测高目标底部，通过设备传感器计算相机的方位角Az与底部翻滚角BRoll；步骤2，根据方位角Az与移动终端GPS坐标(XA,YA)，在XOY平面中生成从移动终端指向测高目标底部的射线照准线方程；步骤3，改变移动终端位置，重复步骤1‑2以获得多个不同的射线照准方程；采用后方交会算法，计算所述射线照准方程的交点得到测高目标底部的平面坐标(XB，YB)；步骤4，通过移动终端的GPS坐标(XA,YA)和筑物底部的平面坐标(XB,YB)，计算相机到建筑物的平面距离L；步骤5，将移动终端照准测高目标顶部，获得顶部翻滚角TRoll，基于以下公式计算目标高度：BC=L×sin(d)sin(a)sin(c)]]>其中，a为底部翻滚角BRoll，d为顶部照准角TRoll与底部翻滚角BRoll之差；∠c＝180‑∠b。

【技术特征摘要】
1.一种基于移动终端的测高方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取移动终端坐标(XA,YA)；将移动终端照准测高目标底部，通过设备传感器计算相机的方位角Az与底部翻滚角BRoll；步骤2，根据方位角Az与移动终端GPS坐标(XA,YA)，在XOY平面中生成从移动终端指向测高目标底部的射线照准线方程；步骤3，改变移动终端位置，重复步骤1-2以获得多个不同的射线照准方程；采用后方交会算法，计算所述射线照准方程的交点得到测高目标底部的平面坐标(XB，YB)；步骤4，通过移动终端的GPS坐标(XA,YA)和筑物底部的平面坐标(XB,YB)，计算相机到建筑物的平面距离L；步骤5，将移动终端照准测高目标顶部，获得顶部翻滚角TRoll，基于以下公式计算目标高度： B C = L × s i n ( d ) sin ( a ) sin ( c ) ]]>其中，a为底部翻滚角BRoll，d为顶部照准角TRoll与底部翻滚角BRoll之差；∠c＝180-∠b。2.根据权利要求1所述的一种基于移动终端的测高方法，其特征在于，所述步骤1中通过设备方向传感器和加速度传感器获得移动终端的旋转矩阵R，基于下述公式计算方位角Az与翻滚角Roll：Az＝atan2(R12,R21)Roll＝atan2(-R31,R33)式中，R是由方向传感器测量出的一个3*3的旋转矩阵，R12,R21,R31,R33分别为旋转矩阵R中的相应矩阵元素。3.根据权利要求1所述的一种基于移动终端的测高方法，其特征在于，所述步骤2中基于方位角Az与移动终端坐标(XA,YA)获得下式中的极坐标方程：x＝XA+p cos(Az)y＝YA+p sin(Az)其中，x,y为极坐标；将极坐标方程转换成平面方程，如下所示：ax+by+c＝0式中，a,b,c表示将极坐标转换成平面方程后的参数值，取常数。4.根据权利要求1所述的一种基于移动终端的测高方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括以下子步骤：步骤301，巡查员换n个位置，获得n个射线照准方程：a1x+b1y+c1＝0a2x+b2y+c2＝0a3x+b3y+c3＝0......anx+bny+cn＝0步骤302，按照照准顺序，两两直线方程间求交点，求得第n-1次方程和第n次方程的交点:Xn-1＝(bn-1cn-bncn-1)/(an-1bn-anbn-1)Yn-1＝(an-1cn-ancn-1)/(bn-1an-bnan-1)步骤303，完成所有照准后，基于下式计算坐标平均值，得到(XB,YB)：XB＝(X1+X2+X3+...+Xn-1)/(n-1)YB＝(Y1+Y2+Y3+...+Yn-1)/(n-1)。5.根据权利要求1所述的一种基于移动终端的测高方法，其特征在于，所述步骤4中，基于下式计算相机到建筑物的平面距离L： L = ( X A n - X B ) 2 + ( Y A n - Y B ) 2 ]]>式中，(XAn,YAn)最后一次照准时的移动终端坐标。6.一种基于移动终端的测高装置，其特征在于，包括以下模块：基准坐标获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦家杰，黄宇，李论，陈新伟，
申请(专利权)人：武大吉奥信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42