一种利用无人机快速建立三维地形的方法技术

本申请属于三维地形建立方法，具体涉及一种利用无人机快速建立三维地形的方法。它包括：步骤一：无人机采样；用无人机对要三维化的区域进行采样；步骤二：误差判断；若误差小于阈值，则判定三维数据有效，否则重新采集数据；步骤三：三维建模；利用采集的数据进行三维建模；步骤四：关联；将不同时间点的三维模型关联。本发明专利技术的显著效果是：大幅度降低了人工成本；保障了从业者的人身安全；加快前期工作效率，缩短项目建设周期；利用特定标记，将同一地形不同时间段的三维地图关联起来，可以实时看出每个时间段的建设状况。

【技术实现步骤摘要】
一种利用无人机快速建立三维地形的方法
本申请属于三维地形建立方法，具体涉及一种利用无人机快速建立三维地形的方法。
技术介绍
随着我国居民生活水平和社会经济发展水平的不断提高，用电负荷与用电需求逐年增长，电力用户对供电可靠性和电能质量的要求日益提高。配电系统作为连接发、输电系统与用户的重要环节，是保证为电力用户提供高可靠性、高质量的电能供应的关键。目前由于配网项目利益主体多元化，组织开展选址选线、项目前期核查、工程规划布置等方面的工作内容复杂，涉及内外部协调工作量庞杂，技术方案论证审定周期长，不确定性较大，其工作深度及成果合理性直接关系到后续工程的顺利实施和企业经济效益、社会效益。在配网规划选址选线、项目前期核查、工程进度查勘、工程规划布置、供电分区划分等方面，对数据支撑的实时有效性、辅助决策的直观可视化方面仍需要完善提升。现有的电网规划方案基于平面图纸，受制于2D局限性，对现场的房屋树木遮挡等空间信息了解不足；项目前期工作需要大量人员进行现场查勘，消耗了较多的人力资源，而且部分现场环境复杂，存在一定安全隐患。近年来大数据、无人机、人工智能技术高速发展，在社会经济的各领域、行业中迅速应用，为有效应对配网规划当前面临的实际问题、提高规划技术水平提供了可能。基于泰州供电公司无人机基地取得的成果，开发无人机规划场景相关应用，综合利用AR/VR、无人机倾斜摄影、机载LiDAR等新兴测绘技术，对相关区域的地形、建筑、环境、电网资源等信息进行深度采集建模，将数字化测绘技术转化为信息化数据服务，融合规划项目管理业务，对三维实景成果数据展开深层应用，快速实现项目前期核查、工程进度勘察等应用，为精细化规划提供有效支持，从而全面提升江苏省配电规划工作的科学性和经济性。传统的三维地形建模方法是使用专用设备进行3D扫描，然后用专门的软件进行三维模型建立，时间周期长，成本高，需要大量人力做详细测量，不利于快速开展工作。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷，提供一种利用无人机快速建立三维地形的方法。本专利技术是这样实现的：一种利用无人机快速建立三维地形的方法，包括下述步骤：步骤一：无人机采样用无人机对要三维化的区域进行采样；步骤二：误差判断若误差小于阈值，则判定三维数据有效，否则重新采集数据；步骤三：三维建模利用采集的数据进行三维建模；步骤四：关联将不同时间点的三维模型关联。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，所述的步骤一包括下述内容，步骤1.1：采样在要采样的区域拍照，水平拍摄一圈，8张及以上，斜下45°拍摄一圈，8张及以上，垂直向下拍摄1张，要求，(1)拍摄时飞行器空中位置保持不变，即飞行器悬停；(2)相邻照片之间有40％画面重合，步骤1.2：设定特定标志在拍摄前，提前在三维化的区域内，设置特定标志，步骤1.3：误差校验预置点随机确定一个点，在该点对特定标志的所有点进行测距，同时特定标志所有点也对该随机点进行测距，测距信息用于误差判断，所述的随机点用P表示，用LPi表示从P点到特定标志每个点的距离，用LiP表示特定标志每个点到P点的距离，从P点到特定标志每个点距离的测量使用无人机实现，从特定标志每个点到P点距离的测量使用地面测距设备测量。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，所述的步骤二包括，步骤2.1：计算较差用步骤一的点对点测距，进行精度校验首先计算较差Δi＝|LPi-LiP|其中Δi为要计算的较差，i为点标志位的点，LPi表示从P点到特定标志每个点的距离，LiP表示特定标志每个点到P点的距离，LPi和LiP均为标量，即为距离的数值，步骤2.2：计算误差用下述公式计算总误差其中M为要总误差，Δi为步骤2.1计算得到的P点到i点的较差，n为特定标志定点的总数，步骤2.3：误差判断进行下述判断M≤0.1％R其中M为步骤2.2计算得到的总误差值，R为区域半径，该区域是将要三维化的表面全部面积视为一个球体表面积，该球体的半径为R，如果上述不等式成立，那么判定无人机采样信息结果可信，执行步骤三；如果上述不等式不成立，那么判定无人机采样信息结果误差过大，放弃本次采集的所有数据，重新执行步骤一。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，所述的步骤三包括，三维建模包括图像拼接、补天和修饰的步骤；该三维模型中带有特定标志。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，所述的步骤四包括，在第一次制作三维模型时，仅记录三维模型的制作时间，忽略本步骤的其他内容；在后续制作三维模型时，每次均与上次的三维模型关联，并记录三维模型的制作时间，通过坐标变换使得本次三维模型特定标志与上次三维模型的特定标志重合，此时本次三维模型与上次三维模型就实现了关联。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，该方法还包括步骤五，具体内容为，步骤五：预测本步骤在第一次进行三维建模时，不执行；在第二次及以后进行的三维建模时才执行，利用已有的关联信息，得到施工速度的判断，预测工期是否延迟或者提前，如果发现工期延迟，则给出报警信息。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，所述的步骤一中的特定标志是指，用黄色丝带围成的三角形，方形，五边形或其他多边形，特定标志的大小要求，面积最大不超过三维化区域的20％，最小单个边的长度不小于1米，最优值，若三维化区域为圆形，则特定标志的边长为直径的10％，特定标志设定在底面上，特定标志的边和定点均在同一水平面内，不应设置在高低面上，只要特定标志确定了，那么在后续所有对该区域的三维化，均在相同位置使用相同的特定标志，设特定标志的定点个数为n。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，所述的步骤五中，在进行变电站建设时，其中一个工序是平整建筑范围的土地，设建筑范围内有一个土山，则需要将土山移走，设本次进行三维建模时的时间节点为ti，则上次进行三维建模的时间节点即为ti-1，那么能够计算出两次三维建模的时间差ΔtiΔti＝ti-ti-1根据三维建模的结果，能够分别计算出两个时间节点土山的土方总量Si和Si-1，那么也能够计算出在两个时间节点之间土方被移走的总量ΔSΔSi＝Si-Si-1那么，就能计算出两个时间节点之间的施工速度Pi用该施工速度Pi与标准施工速度P做比较，若施工速度Pi比标准施工速度P大，那么该时间段内施工进度达到或超过了要求速度；若施工速度Pi比标准施工速度P小，那么该时间段内施工进度未达到要求速度，发出报警信息。如上所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其中，如果工程设计方，能够提前针对重要建筑给出不同重要时间节点的建筑模型，那么本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其特征在于，包括下述步骤：/n步骤一：无人机采样/n用无人机对要三维化的区域进行采样；/n步骤二：误差判断/n若误差小于阈值，则判定三维数据有效，否则重新采集数据；/n步骤三：三维建模/n利用采集的数据进行三维建模；/n步骤四：关联/n将不同时间点的三维模型关联。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：无人机采样
用无人机对要三维化的区域进行采样；
步骤二：误差判断
若误差小于阈值，则判定三维数据有效，否则重新采集数据；
步骤三：三维建模
利用采集的数据进行三维建模；
步骤四：关联
将不同时间点的三维模型关联。


2.如权利要求1所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其特征在于：所述的步骤一包括下述内容，
步骤1.1：采样
在要采样的区域拍照，水平拍摄一圈，8张及以上，斜下45°拍摄一圈，8张及以上，垂直向下拍摄1张，
要求，(1)拍摄时飞行器空中位置保持不变，即飞行器悬停；(2)相邻照片之间有40％画面重合，
步骤1.2：设定特定标志
在拍摄前，提前在三维化的区域内，设置特定标志，
步骤1.3：误差校验预置点
随机确定一个点，在该点对特定标志的所有点进行测距，同时特定标志所有点也对该随机点进行测距，测距信息用于误差判断，所述的随机点用P表示，用LPi表示从P点到特定标志每个点的距离，用LiP表示特定标志每个点到P点的距离，
从P点到特定标志每个点距离的测量使用无人机实现，从特定标志每个点到P点距离的测量使用地面测距设备测量。


3.如权利要求2所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其特征在于：所述的步骤二包括，
步骤2.1：计算较差
用步骤一的点对点测距，进行精度校验
首先计算较差
Δi＝|LPi-LiP|
其中Δi为要计算的较差，i为点标志位的点，LPi表示从P点到特定标志每个点的距离，LiP表示特定标志每个点到P点的距离，LPi和LiP均为标量，即为距离的数值，
步骤2.2：计算误差
用下述公式计算总误差



其中M为要总误差，Δi为步骤2.1计算得到的P点到i点的较差，n为特定标志定点的总数，
步骤2.3：误差判断
进行下述判断
M≤0.1％R
其中M为步骤2.2计算得到的总误差值，R为区域半径，该区域是将要三维化的表面全部面积视为一个球体表面积，该球体的半径为R，
如果上述不等式成立，那么判定无人机采样信息结果可信，执行步骤三；如果上述不等式不成立，那么判定无人机采样信息结果误差过大，放弃本次采集的所有数据，重新执行步骤一。


4.如权利要求3所述的一种利用无人机快速建立三维地形的方法，其特征在于：所述的步骤三包括，
三维建模包括图像拼接、补天和修饰的步骤；该三维模型中带有特定标志。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，赵宏大，谢珍建，陈琛，朱铭霞，杨俊义，周鑫，张凤佳，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，江苏电力信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32