[发明专利]一种便携型的不规则堆积体体积测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及不规则体的体积测量研究领域，特别涉及一种便携型的不规则堆积体体积测量方法。

背景技术

在户外测量领域，对于任意堆积体如煤堆、弃渣等，需要测得其所占的空间体积。目前使用的比较典型的方法有两种，一种是使用三维激光扫描仪对堆积体表面进行扫描，得到点云数据，然后根据点云数据进行模型构建与解算得到体积值；另一种是使用近景工业摄影测量的方法，通过多角度拍摄具有一定重叠度的多幅图像，解算物体标志点的三维坐标，从而构建三维模型，解算体积值。这些方法所测得的数据精确，但是需要专业的设备和配套的解算软件，成本高，对于如水土保持监测等业务中对精度要求比较低但是对成本和时间效率要求比较高的业务类型，其适用性受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种便携型的不规则堆积体体积测量方法，该测量方法具有效率高、成本低的优点。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种便携型的不规则堆积体体积测量方法，包括步骤：

(1)在不规则堆积体表面选取若干个目标点；

(2)将激光测距仪和GPS模块置于基本相同的位置，用激光测距仪对准其中一个目标点打点，通过GPS模块获取当前位置的经纬度和高程，通过激光测距仪获取当前位置到目标点位置的斜距、俯仰角、方位角；将上述信息发送到手持端设备；

(3)在手持端设备，根据上述信息计算得到该目标点在三维空间中的坐标；

(4)重复步骤(2)、(3)，直到得到所有的目标点在三维空间中的坐标；

(5)根据上述目标点在三维空间中的坐标，构建体积计算模型，计算得到体积值。

优选的，所述步骤(1)中，在激光测距仪、GPS模块、手持端设备上均安装有蓝牙模块，三者通过蓝牙进行无线数据传输。

作为一种优选，所述步骤(4)中，对目标点进行采集过程中，当需要采集激光测距仪无法到达的目标点时，对激光测距仪和GPS模块进行相应移动，移动方式采用浮动定位模式，即：在一个位置采集目标点后，激光测距仪和GPS模块同时移动到下一个位置继续采集其他目标点，每次测量都以当前GPS获取的坐标为基准点。在该移动方式下，人员可以手持设备任意移动，在任何一个GPS信号良好且至目标点视距良好的位置采集目标点坐标。

作为另一种优选，所述步骤(4)中，对目标点进行采集过程中，当需要采集激光测距仪无法到达的目标点时，对激光测距仪和GPS模块进行相应移动，移动方式采用相对定位模式，即：在一个位置采集目标点后，通过激光测距仪先定位下一个基准点，然后保存该基准点位置，然后将激光测距仪和GPS模块移动到该基准点位置采集其他目标点。采用这种移动方式，基准点不随GPS的变化而变化，从而可以不依赖于GPS。

优选的，所述步骤(5)中，所述体积计算模型的构建方法是：基于微积分思想的柱体分割模型，或者基于不规则三角网的表面模型。

更进一步的，所述基于微积分思想的柱体分割模型的步骤是：

(5-1)根据目标点的集合构建水平面的投影凸壳；

(5-2)对构造出的投影凸壳进行平滑化处理；

(5-3)将凸壳划分为细小格网；

(5-4)计算每个格网柱体的高度；

(5-5)计算柱体体积；

(5-6)对所有格网柱体的体积求和，得到堆积体的体积。

更进一步的，所述步骤(5-1)，根据表面点的集合构建水平面的投影凸壳的方法是基于改进的格雷厄姆凸壳构造算法。

更进一步的，所述步骤(5-2)，采用三次样条函数对构造出的投影凸壳进行平滑化处理。

更进一步的，所述步骤(5-4)，采用反距离权重法计算每个格网柱体的高度。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明提供了一种低成本的堆积体体积测量方法，虽然其精度较现有的三维激光扫描仪或工业摄影测量装置有所降低，但是适合于水土保持监测这一类对成本和效率要求比较高、精度要求比较低的应用场合。

附图说明

图1是本实施例的硬件组成关系示意图。

图2是本实施例的技术方案流程示意图。

图3是本实施例中空间位置解算的原理图。

图4(a)是本实施例采用浮动定位模式的操作示意图。

图4(b)是本实施例采用相对定位模式的操作示意图。

图5是本实施例中使用的体积计算模型的技术流程图。

图6是本实施例的整体技术路线图。