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专利号: 2025104228547
申请人: 晨达(广州)网络科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-12-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于无人机的地理测绘方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:获取无人机测绘点云数据与航测矢量化边界数据,计算空间距离筛选邻接点,构建拓扑邻接点集合,筛选边界线段并计算边界连通权重,剔除冗余连接,得到测绘拓扑邻接点索引;

S2:基于所述测绘拓扑邻接点索引,计算投影差值对比阈值,筛选偏移超阈数据点云密度确定航测冗余冲突,建立拓扑冲突区域索引,获取拓扑冲突区域参数;

S3:调用所述拓扑冲突区域参数,计算冲突点与测绘边界点最短路径,筛选路径长度低于阈值候选路径,输出无人机测绘最优拓扑连接路径;

S4:调用所述无人机测绘最优拓扑连接路径,计算调整后边界点与原边界点拟合误差,筛选拟合误差值超出拟合阈值的边界点,依据所述拓扑邻接点集合调整位置,输出测绘拓扑调整后边界点;

所述测绘拓扑调整后边界点的获取步骤具体为:

S401:基于所述无人机测绘最优拓扑连接路径,计算调整后边界点与原边界点的拟合误差,同时依据调整后边界点与原边界点的空间坐标集合,计算每个边界点的欧几里得距离,获取边界点拟合误差值;

S402:基于所述边界点拟合误差值,筛选拟合误差值超出拟合阈值的边界点,对筛选的边界点依据拓扑邻接点集合,计算位置偏移量,采用公式:;

计算得到拓扑邻接点调整偏移量;

其中,代表调整后边界点坐标,代表原边界点坐标,代表拓扑邻接点集合中的第个邻接点坐标,代表与第个邻接点的拓扑权重,代表拓扑邻接点的总数量;

S403:基于所述拓扑邻接点调整偏移量,更新边界点的空间坐标数据,调用测绘数据进行坐标校正,获取测绘拓扑调整后边界点;

S5:调用所述测绘拓扑调整后边界点,计算测绘区域闭合度,筛选闭合度低于标准区域,重新计算拓扑连接权重,分配连接路径,输出无人机测绘拓扑完整度指数;

所述无人机测绘拓扑完整度指数的获取步骤具体为:

S501:调用所述测绘拓扑调整后边界点,对测绘区域的边界闭合情况进行计算,获取每个边界点的拓扑连通状态,并计算测绘区域的闭合度,得到测绘区域闭合度值;

所述计算测绘区域的闭合度的具体公式为:

计算测绘区域的边界闭合度;

其中,为测绘区域的边界闭合度,为连通边界点数,为总边界点数;

S502:基于所述测绘区域闭合度值,筛选低于设定标准的区域,重新计算多拓扑节点的连接权重,并调整连接路径优化拓扑结构,采用公式:;

计算优化拓扑连接权重,调整测绘区域拓扑路径,获取优化拓扑路径分布;

其中,代表优化拓扑连接权重,代表拓扑节点与其他拓扑节点之间的原始连接距离,代表拓扑优化调整后的拓扑节点与其他拓扑节点之间的目标连接距离,代表拓扑连通性调整系数,代表连接稳定性偏差量,代表测绘覆盖变化率,代表拓扑节点的总数,代表拓扑节点与其他拓扑节点之间的原始连接距离,代表拓扑优化调整后的拓扑节点与其他拓扑节点之间的目标连接距离;

S503:根据所述优化拓扑路径分布,对无人机测绘的拓扑完整度进行计算,统计拓扑路径覆盖范围和完整性指数,获取无人机测绘拓扑完整度指数;

所述对无人机测绘的拓扑完整度进行计算的具体公式为:

计算拓扑完整度指数;

其中,为拓扑完整度指数,表示被拓扑路径覆盖的有效测绘节点数,表示测绘区域的所有节点数。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的地理测绘方法,其特征在于,所述测绘拓扑邻接点索引包括空间距离筛选邻接点、拓扑邻接点集合、边界连通权重,所述拓扑冲突区域参数包括投影差值对比阈值、偏移超阈数据点云密度、拓扑冲突区域索引,所述无人机测绘最优拓扑连接路径具体为冲突点与测绘边界点最短路径、路径长度低于阈值候选路径,所述测绘拓扑调整后边界点包括调整后边界点、原边界点拟合误差、拟合误差值超出拟合阈值的边界点,所述无人机测绘拓扑完整度指数包括测绘区域闭合度、闭合度低于标准区域、拓扑连接权重、连接路径。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的地理测绘方法,其特征在于,所述测绘拓扑邻接点索引的获取步骤具体为:S101:获取无人机测绘点云数据与航测矢量化边界数据,计算点云数据与边界数据之间的空间距离,根据空间距离阈值筛选邻接点,构建初始邻接点集合,依据点云数据的空间分布与边界数据的几何特征,剔除孤立点并修正异常邻接关系,得到初始拓扑邻接点索引;

S102:基于所述初始拓扑邻接点索引,筛选边界线段,计算边界连通权重,依据边界线段的空间方向、邻接点密度及连接角度,调整边界连通权重,采用公式:;

运算获取边界连通权重分布,剔除低权重连接,得到测绘拓扑邻接点索引;

其中,代表边界连通权重,代表第个邻接点与边界线段的空间距离,代表第个邻接点与边界法向的夹角,代表拓扑邻接点的总数量。

4.根据权利要求3所述的基于无人机的地理测绘方法,其特征在于,所述拓扑冲突区域参数的获取步骤具体为:S201:基于所述测绘拓扑邻接点索引,调用航测点云数据,计算多点云数据的投影坐标差值,选取所有相邻点的投影坐标差值并进行归一化处理,获取投影坐标差值归一化矩阵;

S202:调用所述投影坐标差值归一化矩阵,设定投影差值对比阈值,筛选超阈值的点云数据,并计算单位面积点云密度,获取超阈值点云密度分布;

S203:调用所述超阈值点云密度分布,同时基于点云密度梯度计算偏移冲突区域,建立拓扑冲突区域索引,计算拓扑冲突区域的关联参数,采用公式:;

运算获取拓扑冲突区域的冲突强度值,调用拓扑冲突区域索引,结合冲突强度值,获取拓扑冲突区域参数;

其中,代表拓扑冲突区域的冲突强度值,代表第个点的超阈值点云密度,代表投影差值对比阈值,代表拓扑冲突区域内点云分布面积,代表拓扑冲突区域内的点云数据总量。

5.根据权利要求4所述的基于无人机的地理测绘方法,其特征在于,所述无人机测绘最优拓扑连接路径的获取步骤具体为:S301:调用所述拓扑冲突区域参数,获取冲突点与测绘边界点的坐标集合,计算冲突点至多个测绘边界点的欧几里得距离,建立冲突点与测绘边界点的初始路径集合,生成冲突点路径距离矩阵;

S302:基于所述冲突点路径距离矩阵,筛选路径长度低于设定路径长度阈值的候选路径,计算所有候选路径的连通性权重,并对候选路径集合进行排序,得到候选路径优选序列;

S303:调用所述候选路径优选序列,依据路径长度、连通性权重和测绘区域覆盖率,计算最优拓扑连接路径评分,采用公式:;

运算获取所有路径的评分值,并筛选评分值最高的路径,获取无人机测绘最优拓扑连接路径;

其中,代表最优拓扑连接路径评分,代表路径长度阈值,代表第条候选路径的长度,代表第条候选路径的连通性权重,代表第条候选路径的测绘区域覆盖率,代表候选路径的总数。

6.一种基于无人机的地理测绘系统,其特征在于,根据权利要求1-5任一项所述的基于无人机的地理测绘方法,所述系统包括:测绘数据获取模块获取无人机测绘点云数据与航测矢量化边界数据,提取点云数据的空间坐标、强度信息以及矢量化边界的线段坐标,计算测绘点云数据与边界数据之间的空间距离,筛选满足距离条件的邻接点,得到测绘邻接点集合;

拓扑邻接点构建模块基于所述测绘邻接点集合,计算邻接点之间的空间拓扑关系,筛选边界线段与邻接点的连接情况,计算连接边界的拓扑连通权重,剔除连接权重低于阈值的冗余连接,得到测绘拓扑邻接点索引;

拓扑冲突区域识别模块调用所述测绘拓扑邻接点索引,计算投影差值对比阈值,筛选边界点云数据的偏移超阈数据点,计算单位面积点云密度,计算航测边界的冗余冲突程度,筛选拓扑连接冲突区域,计算冲突区域内点云分布密度、边界点投影差值以及连接冗余度,建立拓扑冲突区域索引,得到拓扑冲突区域参数;

最优拓扑路径计算模块调用所述拓扑冲突区域参数,计算冲突点与测绘边界点之间的最短路径,筛选路径长度低于设定阈值的候选路径,筛选最优路径的拓扑连通性指标,计算测绘边界的拓扑调整路径,得到无人机测绘最优拓扑连接路径;

测绘拓扑完整度评估模块调用所述无人机测绘最优拓扑连接路径,计算调整后边界点与原始边界点的拟合误差,筛选拟合误差超出阈值的边界点,调整边界点的位置,计算测绘区域的闭合度,筛选闭合度低于标准的区域,重新计算拓扑连接权重,分配新的连接路径,得到无人机测绘拓扑完整度指数。