基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统

技术领域

本发明涉及地理信息测量技术领域，尤其涉及基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统。

背景技术

地理信息是用来描述现实世界各种目标的空间位置和分布情况的信息，是人类最重要的、基础性的信息资源之一，在人类的社会实践中，人们通常采用测量方法来获取现实中的地理信息。

地理信息是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图像等总称，在城乡建设、国土资源利用、环境保护等工作中，必须进行土地测量和测绘各种地图，供规划和管理使用，在地质勘探、矿产开发、水利、交通等建设中，必须进行控制测量、矿山测量、路线测量和绘制地形图，供地质普查和各种建筑物设计施工用，由于地形和区域环境会随着时间的变化而发生变化，故测绘数据的及时更新也显得尤为重要。

测绘字面理解为测量和绘图，是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球导航卫星定位系统(GNSS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心，选取地面已有的特征点和界线并通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设、规划设计和行政管理之用。

在实际的采集测绘数据时，数据处理都是要外业数据采集后，仪器回到公司再进行数据通讯，再经内业数据处理编辑，工期长，而且外业人员凭借记忆及草图进行比对容易出错，故在全面更新测绘数据前，进行一定的分析显得尤为重要。

目前，已经有一些基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统，但普遍不能通过对道路状况变化率和实际区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，从而解决测绘数据无效更新频繁和全面更新不及时的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统，可以有效解决现有技术中不能通过对道路状况变化率和实际区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间以致测绘数据无效更新频繁的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统，包括：

图像采集模块，用以进行目标区域的图像采集；

信息传输模块，其与所述图像采集模块连接，用以将图像采集模块采集到的目标区域的图像运输至图像分析模块进行图像分析；

图像分析模块，其与所述信息传输模块连接，用以对信息传输模块传输过来的信息进行分析以获取道路状况变化率和实际区域环境变化率，其内设置有中控单元，用以对图像分析过程进行控制；

图像数据库，其分别与所述图像采集模块和图像分析模块连接，用以储存目标区域的历史图像。

测绘数据采集前，所述中控单元将道路状况变化率X与所述图像分析模块内储存的预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，将实际区域环境变化率A与所述图像分析模块内储存的预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间；

所述道路状况变化率X通过道路条数变化量△N、道路条数变化参数K、道路方向参数、道路方向变化量△w和道路方向调整参数P确定；

所述实际区域环境变化率A通过房屋建筑量和树林生长量确定。

进一步地，所述测绘数据采集前，将无人机置于目标区域并启动所述图像采集模块按照所述图像数据库中储存的目标区域图像的拍摄位置和拍摄参数进行目标区域图像采集，图像采集完成时，所述图像分析模块对图像进行分析以获取道路状况变化率X，获取完成时，所述中控单元将道路状况变化率X与预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，中控单元判定图像对应区域无需更新测绘数据时，无人机飞至下一目标区域进行图像采集，中控单元判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元对采集的图像进行进一步分析以获取区域环境变化率A；

若X≥X0，所述中控单元判定图像对应区域需要更新测绘数据；

若X＜X0，所述中控单元判定图像对应区域无需更新测绘数据。

进一步地，所述测绘数据采集前，所述中控单元计算道路状况变化率X，其计算公式如下：

X=△N×K+H

式中，△N表示道路条数变化量，K道路条数变化参数，Hi表示道路方向参数、△w表示道路方向变化量，P表示道路方向调整参数，其中，0＜K≤1，0≤Hi≤1，0＜P≤1，设定i=1,2,3,…，n。

进一步地，所述测绘数据采集前，所述图像分析模块对所述图像采集模块采集到的图片进行分析以以获取道路条数变化量△N，获取完成时，所述中控单元将道路条数变化量△N与标准道路条数变化量进行比较以确定是否需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，所述中控单元确定无需结合道路方向情况确定道路状况变化率X时，所述图像分析模块无需再对采集图像的道路方向情况进行分析即可直接计算道路状况变化率X；

其中，所述中控单元内还设置有标准道路条数变化量，包括第一标准道路条数变化量B1，第二标准道路条数变化量B2，其中，0≤B1＜B2；

若△N＜B1，所述中控单元判定需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，设定0＜Hi＜1/2；

若B1≤△N＜B2，所述中控单元判定需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，设定1/2≤Hi＜1；

若△N≥B2，所述中控单元判定无需结合道路方向情况确定道路状况变化率X，设定Hi=0；

其中，设定设定i=1,2,3,…，n。

进一步地，所述测绘数据采集前，所述中控单元将所述图像采集模块采集到的目标区域的图像中的实际道路条数设置为N，同时，中控单元将所述图像数据库储存的目标区域内的图像中的道路条数设置为N0,设置完成时，中控单元计算道路条数变化量△N，设定△N=|N-N0|。

进一步地，所述中控单元判定需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X时，所述图像分析模块继续对所述图像采集模块采集到的图像进行分析，中控单元将所述图像数据库中目标区域的图像与所述图像采集模块采集到的目标区域的图像进行重合并以对角线的交点为原点建立直角坐标系，设置原点位置为0,设置完成时，获取图像数据库中目标区域图像中道路方向a和同一道路图像采集模块采集到的目标区域的图像中的道路方向b，获取完成时，中控单元计算道路方向变化量△w，其计算公式如下：

△w=arccos[（|a|×|b|）/（a×b）]。

进一步地，所述中控单元判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元获取实际区域环境变化率A，获取完成时，中控单元将实际区域环境变化率A与预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间，中控单元判定Ti时间后更新测绘数据时，中控单元按照所有目标区域的更新测绘数据的时间按照从短到长进行排序以按照时间顺序将目标区域的测绘数据进行更新，设定i=1,2,3,4；

其中，所述预设区域环境变化率包括第一预设区域环境变化率A1,第二预设区域环境变化率A2和第三预设区域环境变化率A3，其中，0≤A1＜A2＜A3＜1；所述中控单元内设置有标准更新测绘时间，包括标准更新测绘第一时间T1，标准更新测绘第二时间T2，标准更新测绘第三时间T3和标准更新测绘第四时间T4，其中，T1＞T2＞T3＞T4≥0；

若A＜A1，所述中控单元判定T1时间后更新图像对应区域的测绘数据；

若A1≤A＜A2，所述中控单元判定T2时间后更新图像对应区域的测绘数据；

若A2≤A＜A3，所述中控单元判定T3时间后更新图像对应区域的测绘数据；

若A≥A3，所述中控单元判定T4时间后更新图像对应区域的测绘数据。

进一步地，所述中控单元判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元根据所述图像分析模块的分析获取采集图像的树林生长变化量△S和建筑物变化量△F，获取完成时，中控单元计算实际区域环境变化率A，其计算公式如下：

A=△S×δ+△F×σ；

式中，δ表示树林生长变化系数，σ表示建筑物变化系数，其中，0＜δ＜1,0＜σ＜1。

进一步地，所述中控单元判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元将所述图像采集模块采集到的目标区域的图像的树林覆盖率设置为S，同时，中控单元将所述图像数据库中的目标区域的图像的树林覆盖率设置为S0，设置完成时，中控单元计算，树林生长变化量△S，设定△S=|S-S0|。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过设置图像分析模块和图像采集模块，图像分析模块对图像采集模块采集到的目标区域的图像进行分析以获取道路状况变化率和实际区域环境变化率，获取完成时，将道路状况变化率与预设道路状况变化率进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，将实际区域环境变化率与预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

进一步地，本发明通过将道路状况变化率X与预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，将实际区域环境变化率A与预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间，其中，道路状况变化率X通过道路条数变化量△N、道路条数变化参数K、道路方向参数、道路方向变化量△w和道路方向调整参数P确定，实际区域环境变化率A通过房屋建筑量和树林生长量确定，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

进一步地，本发明通过将道路状况变化率X与预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

进一步地，本发明通过预设公式计算道路状况变化率X，各种参数的设置能够提高计算的准确率，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

进一步地，本发明通过将道路条数变化量△N与标准道路条数变化量进行比较以确定是否需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

进一步地，本发明通过将实际区域环境变化率A与预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

进一步地，本发明通过预设公式计算实际区域环境变化率A，不同系数的设置能够提高计算的准确率，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

附图说明

图1为本发明实施例基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统的结构示意图；

图中标记说明：1、图像采集模块；2、信息传输模块；3、图像分析模块；31、中控单元；32、图像分析单元；4、图像数据库；5、发动机模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明实施例基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统的结构示意图，本发明提供一种基于地理空间信息数据测绘的测绘数据采集系统，包括：

图像采集模块1，用以进行目标区域的图像采集；

信息传输模块2，其与所述图像采集模块1连接，用以将图像采集模块1采集到的目标区域的图像运输至图像分析模块3进行图像分析；

图像分析模块3，其与所述信息传输模块2连接，用以对信息传输模块2传输过来的信息进行分析以获取道路状况变化率和实际区域环境变化率，其内设置有中控单元31，用以对图像分析过程进行控制；

图像数据库4，其分别与所述图像采集模块1和图像分析模块3连接，用以储存目标区域的历史图像。

测绘数据采集前，所述中控单元31将道路状况变化率X与所述图像分析模块3内储存的预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，将实际区域环境变化率A与所述图像分析模块3内储存的预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间；

所述道路状况变化率X通过道路条数变化量△N、道路条数变化参数K、道路方向参数、道路方向变化量△w和道路方向调整参数P确定；

所述实际区域环境变化率A通过房屋建筑量和树林生长量确定。

本实施例中，中控单元31内设置有PLC控制板。

继续参阅图1所示，所述图像分析模块3还设置有图像分析单元32，其与所述中控单元31连接，用以对中控单元31指定的图像分析事项进行分析。

继续参阅图1所示，所述测绘数据采集系统还包括发动机模块5，其与所述图像采集模块1连接，用以控制无人机发动机前往目标区域进行图像采集。

具体而言，本发明通过将道路状况变化率X与预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，将实际区域环境变化率A与预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间，其中，道路状况变化率X通过道路条数变化量△N、道路条数变化参数K、道路方向参数、道路方向变化量△w和道路方向调整参数P确定，实际区域环境变化率A通过房屋建筑量和树林生长量确定，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

具体而言，所述测绘数据采集前，将无人机置于目标区域并启动所述图像采集模块1按照所述图像数据库4中储存的目标区域图像的拍摄位置和拍摄参数进行目标区域图像采集，图像采集完成时，所述图像分析模块3对图像进行分析以获取道路状况变化率X，获取完成时，所述中控单元31将道路状况变化率X与预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，中控单元31判定图像对应区域无需更新测绘数据时，无人机飞至下一目标区域进行图像采集，中控单元31判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元31对采集的图像进行进一步分析以获取区域环境变化率A；

若X≥X0，所述中控单元31判定图像对应区域需要更新测绘数据；

若X＜X0，所述中控单元31判定图像对应区域无需更新测绘数据。

本实施例中，目标区域为计划更新测绘数据的区域，目标区域设置有多个。

具体而言，本发明通过将道路状况变化率X与预设道路状况变化率X0进行比较以确定图像对应区域是否需要更新测绘数据，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

具体而言，所述测绘数据采集前，所述中控单元31计算道路状况变化率X，其计算公式如下：

X=△N×K+H

式中，△N表示道路条数变化量，K道路条数变化参数，Hi表示道路方向参数、△w表示道路方向变化量，P表示道路方向调整参数，其中，0＜K≤1，0≤Hi≤1，0＜P≤1，设定i=1,2,3,…，n。

具体而言，本发明通过预设公式计算道路状况变化率X，各种参数的设置能够提高计算的准确率，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

具体而言，所述测绘数据采集前，所述图像分析模块3对所述图像采集模块1采集到的图片进行分析以以获取道路条数变化量△N，获取完成时，所述中控单元31将道路条数变化量△N与标准道路条数变化量进行比较以确定是否需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，所述中控单元31确定无需结合道路方向情况确定道路状况变化率X时，所述图像分析模块3无需再对采集图像的道路方向情况进行分析即可直接计算道路状况变化率X；

其中，所述中控单元31内还设置有标准道路条数变化量，包括第一标准道路条数变化量B1，第二标准道路条数变化量B2，其中，0≤B1＜B2；

若△N＜B1，所述中控单元31判定需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，设定0＜Hi＜1/2；

若B1≤△N＜B2，所述中控单元31判定需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，设定1/2≤Hi＜1；

若△N≥B2，所述中控单元31判定无需结合道路方向情况确定道路状况变化率X，设定Hi=0；

其中，设定设定i=1,2,3,…，n。

具体而言，本发明通过将道路条数变化量△N与标准道路条数变化量进行比较以确定是否需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

具体而言，所述测绘数据采集前，所述中控单元31将所述图像采集模块1采集到的目标区域的图像中的实际道路条数设置为N，同时，中控单元31将所述图像数据库4储存的目标区域内的图像中的道路条数设置为N0,设置完成时，中控单元31计算道路条数变化量△N，设定△N=|N-N0|。

具体而言，所述中控单元31判定需要结合道路方向情况确定道路状况变化率X时，所述图像分析模块3继续对所述图像采集模块1采集到的图像进行分析，中控单元31将所述图像数据库4中目标区域的图像与所述图像采集模块1采集到的目标区域的图像进行重合并以对角线的交点为原点建立直角坐标系，设置原点位置为0,设置完成时，获取图像数据库4中目标区域图像中道路方向a和同一道路图像采集模块1采集到的目标区域的图像中的道路方向b，获取完成时，中控单元31计算道路方向变化量△w，其计算公式如下：

△w=arccos[（|a|×|b|）/（a×b）]。

具体而言，所述中控单元31判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元31获取实际区域环境变化率A，获取完成时，中控单元31将实际区域环境变化率A与预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间，中控单元31判定Ti时间后更新测绘数据时，中控单元31按照所有目标区域的更新测绘数据的时间按照从短到长进行排序以按照时间顺序将目标区域的测绘数据进行更新，设定i=1,2,3,4；

其中，所述预设区域环境变化率包括第一预设区域环境变化率A1,第二预设区域环境变化率A2和第三预设区域环境变化率A3，其中，0≤A1＜A2＜A3＜1；所述中控单元31内设置有标准更新测绘时间，包括标准更新测绘第一时间T1，标准更新测绘第二时间T2，标准更新测绘第三时间T3和标准更新测绘第四时间T4，其中，T1＞T2＞T3＞T4≥0；

若A＜A1，所述中控单元31判定T1时间后更新图像对应区域的测绘数据；

若A1≤A＜A2，所述中控单元31判定T2时间后更新图像对应区域的测绘数据；

若A2≤A＜A3，所述中控单元31判定T3时间后更新图像对应区域的测绘数据；

若A≥A3，所述中控单元31判定T4时间后更新图像对应区域的测绘数据。

本实施例中，标准更新测绘时间最短为0，此情况在区域环境变化率极大时出现。

具体而言，本发明通过将实际区域环境变化率A与预设区域环境变化率进行比较以确定需要更新测绘数据时的更新时间，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

具体而言，所述中控单元31判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元31根据所述图像分析模块3的分析获取采集图像的树林生长变化量△S和建筑物变化量△F，获取完成时，中控单元31计算实际区域环境变化率A，其计算公式如下：

A=△S×δ+△F×σ；

式中，δ表示树林生长变化系数，σ表示建筑物变化系数，其中，0＜δ＜1,0＜σ＜1。

具体而言，本发明通过预设公式计算实际区域环境变化率A，不同系数的设置能够提高计算的准确率，从而能够通过对道路状况变化率和区域环境变化率进行分析以在全面采集测绘数据前再次确认是否需要更新测绘数据以及更新测绘数据的时间，进而能够有效减少地形不发生变化的无效更新，对更新测绘时间的确地也能够确保全面及时的更新测绘数据。

具体而言，所述中控单元31判定图像对应区域需要更新测绘数据时，中控单元31将所述图像采集模块1采集到的目标区域的图像的树林覆盖率设置为S，同时，中控单元31将所述图像数据库4中的目标区域的图像的树林覆盖率设置为S0，设置完成时，中控单元31计算，树林生长变化量△S，设定△S=|S-S0|。

本实施例中，建筑物变化量△F根据图像采集模块1采集到的目标区域的图像与图像数据库4中的目标区域的图像的建筑物的栋数、高度、颜色等情况综合确定。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。