面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法技术

本发明专利技术公开了一种面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法，方法首先以施工所在空间区域的边界为基准，构建包含整个工作区域的外包矩形，并将该矩形划分为大小一致且紧密相连的施工监测单元；每个施工监测单元包括若干大小一致的栅格，每个栅格记录施工覆盖程度。施工监测过程中，将每台设备实时施工范围与施工监测单元进行叠置分析，叠置分析结果映射到栅格，对栅格进行数据累加，反映了施工过程，将栅格记录的数据映射成不同的颜色，实现将每个施工监测单元输出成图片，实现区域施工覆盖度可视化。本发明专利技术将矢量运算和栅格运算结合，解决了仅用矢量空间叠置运算计算覆盖度效率低、运算量大等问题，满足精度要求的施工监测与展示。的施工监测与展示。的施工监测与展示。

【技术实现步骤摘要】
面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法


[0001]本专利技术涉及路面施工、地理信息工程领域，具体涉及面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法。

技术介绍

[0002]在工程项目建设中，陆地表面施工覆盖程度是反映区域施工质量的重要指标，对于整个工程项目的安全性和稳定性有重要的影响。例如，公路工程路基路面压实过程中，施工标准需要对碾压次数有严格的要求，如果部分区域碾压次数不够，会严重影响施工质量，碾压次数过多(过压)会造成施工资源的资源，因此对于施工区域施工覆盖情况进行实时监测显得尤为重要。通过物联网设备将多台设备施工过程中的位置信息回传至服务器，然后在服务器进行运算和分析，通过矢量区域的几何运算(交、叉、并)，实现施工区域的覆盖程度的检查是当前的主要做法，然而，几何运算的运算量会随着施工的进行呈几何级数的增长，当多台设备同时施工时，服务端的运算负担更为巨大，很难满足施工检测的需求。将施工区域分成规则的网格通过对网格填充的方式记录施工覆盖情况是另一种方法，然则网格的大小决定了施工监测的精度，网格小，精度高，整个施工区域的网格数量多，运算量大；如果在服务器运算量有限的情况下，很难保证施工覆盖的监测精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：提供面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法，根据监测精度将施工区域划分成监测单元和监测网格，记录多台设备在施工区域的施工状况，实时监测项目施工过程，实时对施工区域的施工覆盖程度进行监测，保证施工过程满足施工要求。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法，包括以下步骤：
[0005]S1、基于目标施工区域范围，获得其对应的外包矩形，对该外包矩形按照预设精度进行栅格化转化，获得栅格化后的外包矩形。
[0006]S2、基于栅格化后的外包矩形，根据目标施工区域的设备协同数量和性能，将目标施工区域范围划分为若干个施工监测单元，；各个施工监测单元为大小相等的M*N个栅格；并将各个施工单元标记为二维数组形式：M行N列的施工监测单元。
[0007]S3、根据划分的M*N个栅格的施工监测单元，将外包矩形划分为连续的逻辑单元，并且各个逻辑单元用于记录对应的施工监测单元坐标ID，并标记为二维数组；然后基于目标施工区域范围坐标ID，对施工监测单元坐标ID和施工区域范围坐标ID进行重叠判断，获得有效的施工监测单元、以及有效的施工监测单元序列。
[0008]S4、对有效的施工监测单元序列进行初始化，根据单台设备新增的施工范围，分别计算单台设备的施工区域变化范围，然后将施工区域变化范围与有效的施工监测单元进行重叠分析，获得单台设备新的施工范围坐标ID，并记录其二维数组且锁定该相交的施工监
测单元。
[0009]S5、分别计算各个设备新增施工范围与施工监测单元的交集，查找交集的数组数量，并按照预设步长对覆盖度值进行累加，累加结束后解锁该相交的施工监测单元。
[0010]S6、根据预设覆盖度的最大值、最小值，以及所述覆盖度最大值、最小值与其颜色的对应关系，将单个施工监测单元的图片进行可视化颜色输出，并对单个施工监测单元的图片进行坐标赋值，形成带有坐标的栅格数据，然后利用栅格数据形成单个施工检测单元对应的地图。
[0011]进一步地，前述的步骤S1具体包括如下子步骤：
[0012]S1.1、基于目标施工区域范围，确定该目标施工区域范围的横、纵坐标最大值，分别以该横、纵坐标最大值作为目标施工区域范围外包矩形的长度W、宽度H。
[0013]S1.2、根据预设精度D,按如下公式对外包矩形转化为W_R列、H_R行的栅格：
[0014]W_R＝W/D,
[0015]H_R＝H/D。
[0016]3.根据权利要求2所述的面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法，其特征在于，步骤S3具体包括：基于施工监测单元为大小相等的M*N个栅格，按如下公式将外包矩形划分为连续的C_W行、C_H列逻辑单元：
[0017]C_W＝W_R/M,
[0018]C_H＝H_R/N。
[0019]进一步地，前述的步骤S4对有效的施工监测单元序列进行初始化，根据单台设备新增的施工范围，分别计算单台设备的施工区域变化范围具体如下：
[0020]S4.1、设置施工覆盖度描述的初始值，同时设置施工覆盖一次数值的步长；
[0021]S4.2、根据多台设备协同施工的施工范围信息，读取单台设备新增的施工范围。
[0022]进一步地，前述的步骤S5中，利用几何拓扑算法，分别计算各个设备新增施工范围与施工监测单元的交集。
[0023]进一步地，前述的步骤S5中，利用射线填充法查找交集的数组数量。
[0024]进一步地，前述的步骤S6中，利用线性插值法，将单个施工监测单元的图片可视化以颜色的形式输出。
[0025]进一步地，前述的步骤S6中还包括，根据步骤S3获得的各个逻辑单元记录与其对应的施工监测单元坐标、以及单个施工检测单元对应的地图，获得整个施工区域施工覆盖度的地图。
[0026]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比的有益效果如下：
[0027]1、采用监测单元和监测网格相结合的方式对施工区域进行划分，在保证施工监测精度的情况下，降低了施工监测的计算量。
[0028]2、将施工覆盖监测区域分成若干监测单元，有利于多台设备协同处理，避免了多台设备共同作用于整个施工区域导致的计算资源独占冲突问题，保证了监测的效率和时效性。
[0029]3、以监测单元为对象，实时形成图片，并赋予空间坐标，形成栅格地图，以方便发布成地图服务。
附图说明
[0030]图1为施工监测单元的划分流程图。
[0031]图2为多设备协同区域施工覆盖度监测过程。
[0032]图3为单台设备区域施工覆盖度监测过程图。
[0033]图4为施工区域栅格化与施工监测单元划分示意图。
[0034]图5为面向多设备协同的施工监测单元覆盖度记录示意图。
[0035]图6为施工覆盖度的地图可视化示意图。
具体实施方式
[0036]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0037]在本专利技术中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明性实施例。本专利技术的实施例不局限于附图所述。应当理解，本专利技术通过上面介绍的多种构思和实施例，以及下面详细描述的构思和实施方式中的任意一种来实现，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0038]如图1所示，本专利技术施工监测单元划分的具体流程，划分施工监测单元首先根据施工区域的范围以及地理坐标，确定施工范围多边形，并进行坐标转换(将多边形坐标单位转换成米)。然后，根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于目标施工区域范围，获得其对应的外包矩形，对该外包矩形按照预设精度进行栅格化转化，获得栅格化后的外包矩形；S2、基于栅格化后的外包矩形，根据目标施工区域的设备协同数量和性能，将目标施工区域范围划分为若干个施工监测单元，各个施工监测单元为大小相等的M*N个栅格；并将各个施工单元标记为二维数组形式：M行N列的施工监测单元；S3、根据划分的M*N个栅格的施工监测单元，将外包矩形划分为连续的逻辑单元，并且各个逻辑单元用于记录对应的施工监测单元坐标ID，并标记为二维数组；然后基于目标施工区域范围坐标ID，对施工监测单元坐标ID和施工区域范围坐标ID进行重叠判断，获得有效的施工监测单元、以及有效的施工监测单元序列；S4、对有效的施工监测单元序列进行初始化，根据单台设备新增的施工范围，分别计算单台设备的施工区域变化范围，然后将施工区域变化范围与有效的施工监测单元进行重叠分析，获得单台设备新的施工范围坐标ID，并记录其二维数组且锁定该相交的施工监测单元；S5、分别计算各个设备新增施工范围与施工监测单元的交集，查找交集的数组数量，并按照预设步长对覆盖度值进行累加，累加结束后解锁该相交的施工监测单元；S6、根据预设覆盖度的最大值、最小值，以及所述覆盖度最大值、最小值与其颜色的对应关系，将单个施工监测单元的图片进行可视化颜色输出，并对单个施工监测单元的图片进行坐标赋值，形成带有坐标的栅格数据，然后利用栅格数据形成单个施工检测单元对应的地图。2.根据权利要求1所述的面向多设备协同的实时施工覆盖度监测与地图可视化方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下子步骤：S1.1、基于目标施工区域范围，确定该目标施工区域范围的横、纵坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦东来，崔志远，李会敏，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：