一种测绘地信虚拟仿真教学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种测绘地信虚拟仿真教学系统，包括：该系统平台不受天气、环境、地理位置等因素影响，可方便教师实训教学和学生专业核心技能的训练，实现教学的智能化、信息化，并具有多感知、沉浸式、交互性、构想性等特点。目前，该平台已经搭载了数字测图、卫星定位测量、水准测量、无人机摄影测量、智能安卓全站仪等多个虚拟仿真实训系统，可供教师和学生线上使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种测绘地信虚拟仿真教学系统


[0001]本专利技术涉及测绘地理信息
，特别涉及一种测绘地信虚拟仿真教学系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]现有技术中，对地理位置上的任意两个位置上的距离、角度进行实地测绘时，通常采用全站仪等一些测量工具放置在预定的两个位置上然后进行测量，之后将测量的数据进行计算，在这个过程中，若测量的位置产生变化时，测量的工作需要重新进行测量，导致整个测量过程的效率较低，实际测量数据因为收到天趣、环境、地理位置的影响，学生和老师可能会受到无法实地教学的影响，故此，我们提出了一种测绘地信虚拟仿真教学系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种测绘地信虚拟仿真教学系统，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种测绘地信虚拟仿真教学系统，包括以下步骤：
[0007]步骤一、采集目标测绘地理位置的全景图像并转换为图像数据；
[0008]步骤二、提取目标测绘地理信息数据，提取测绘地理数据的灰度特征、纹理特征和空间关系特征；
[0009]步骤三、根据灰度特征、纹理特征和空间关系特征的表示，采用标准差方法将各个纪录值减去纪录值平均值，再除以纪录值标准差，获取处理后数据；
[0010]步骤四、在计算机上创建三维测绘平台，并根据所述处理后数据，再确定三维测绘平台与测绘位置的尺寸转换关系，以按照一定的比例构建基于测绘地理信息的模型；
[0011]步骤五、将图像数据导入至三维测绘平台内，并将图像中的每帧数据及与该帧所对应的测绘地理信息的模型中的数据存储至三维测绘平台内；
[0012]步骤六、再将建立好的测绘地理信息的模型数据以及图像数据进行存储，以得到支撑三维测绘平台的原始数据，之后将这些原始数据通过程序读入至三维测绘平台内；
[0013]步骤七、在创建好的三维测绘平台内，需要进行测量的具体位置之间的距离时，便可在三维测绘平台内拾取这些位置的具体坐标以计算这些位置在虚拟状态下的距离，最后通过三维空间与目标测绘位置的尺寸转换关系确定具体的距离。
[0014]优选的，在所述步骤一中，测绘位置的全景图像采集采用无人机搭载带有若干镜头的摄像机拍摄，且拍摄过程中，无人机由低到高进行移动。
[0015]优选的，在所述步骤一中，所述摄像机的若干镜头包括一个主镜头及若干分镜头，主镜头呈竖直向下设置，若干分镜头以主镜头为圆心呈周向均匀分布，且若干分镜头朝主
镜头方向倾斜。
[0016]优选的，在所述步骤二中，在提取目标测绘地理信息数据前的步骤前，还包括：判断所述图像数据数据是否存在缺失数据、重复数据或异常数据，若是，则需要对所述缺失数据、重复数据或异常数据进行处理。
[0017]优选的，所述缺失数据、重复数据或异常数据的具体处理处理方法为：
[0018]步骤一、判断所述空间型数据是否存在缺失数据，如果是，执行步骤二；如果否，执行步骤三；
[0019]步骤二、对所述空间型数据采用线性回归法填补缺失数据，执行步骤三；
[0020]步骤三、对同类别数据进行对比分析，判断在预设误差范围内是否存在重复记录，如果是，执行步骤四；如果否，执行步骤五；
[0021]步骤四、删除所述重复记录，执行步骤五；
[0022]步骤五、对所述异常数据进行检测，当存在异常点时，删除所述异常点。
[0023]优选的，在所述步骤二中，在提取测绘地理数据的灰度特征、纹理特征和空间关系特征的步骤前，还包括：对测绘地理数据进行预处理，具体为：滤波除燥、直方图均衡化、地图扫描影像的几何纠正、电子地图影像地理坐标与遥感影像像素坐标之间映射关系的建立；
[0024]步骤一、采集目标测绘地理位置的全景图像并转换为图像数据后，在线上形成可以模拟实地操作的数据；
[0025]步骤二、在教学展开时，对已经形成的虚拟数据进行汇总编辑，形成动态图像；
[0026]步骤三、虚拟教学开展时，可以对已经形成的动态图像进行数据编辑；
[0027]步骤四、对已经观测到的数据加入数字测图、卫星定位测量、水准测量、无人机摄影测量、智能安卓全站仪等多个测绘仪器的虚拟仿真模拟操作。
[0028]优选的，在所述步骤二中，提取测绘地理数据的灰度特征的方法包括计算灰度平均值和方差；提取测绘地理数据的纹理特征的方法为灰度差分统计法；提取测绘地理数据的空间关系特征的方法为：(1)将图像均匀地划分为若干规则子块；(2)然后对每个图像子块提取特征，并建立索引。
[0029]优选的，所述灰度差分统计法的计算公式为gΔ(x,y)＝g(x,y)
‑
g(x+Δx,y+Δy),其中g(x,y)为图像中(x,y)位置的像素值，Δx、Δy分别是x、y方向上的偏移量，gΔ(x,y)表示(x,y)与其微小偏移点(x+Δx,y+Δy)的灰度差值。
[0030]优选的，在所述步骤四中，所述主控终端：用于数据处理及控制数字测图、卫星定位测量、水准测量、无人机摄影测量、智能安卓全站仪等多个智能测绘仪器的运动；
[0031]位置信息确定单元：耦接于所述主控终端并用于确定需要精确测量的地理位置；
[0032]驱动单元：耦接于所述主控终端并通过所述位置信息确定单元得到具体的地理位置后驱动无人机朝该地理位置运动；
[0033]精细图像转换单元：耦接于所述主控终端并于所述驱动单元驱动无人机运动至需要精确测量的地理位置后，对摄像机二次拍摄的图像进行精细化处理；
[0034]测绘显示单元：内置有测绘位置地图，且耦接于所述主控终端并以当前无人机或其他智能化测绘仪器所在位置为起点，需要精确测量的地理位置为终点于测绘位置地图上进行显示；
[0035]无人机轨迹单元：耦接于所述主控终端并用于规划当前无人机所在位置到需要精确测量的地理位置之间的若干飞行路线并于飞行显示单元中显示。
[0036]针对以上测得的数据，形成仿真数据，可以在线上软件对这些数据的数值进行图像化分析更改。
[0037]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0038]通过能够快速从图像数据中提取测绘地理信息数据，并对海量地理信息数据进行灰度特征、纹理特征和空间关系特征进行加工处理，实现了从图像数据转换为空间、地理特征及其组成关系，构建了地理信息的模型，使得用户在使用地理信息的模型时，可以获取到高精度的结果，并且整个测量过程可直接在计算机内进行，而无需再进行实地测量，有利于提高测量的效率，且通过计算机精确计算后的任意位置的距离精确度更高，提高了查询和分析的效率，可推广使用。
附图说明
[0039]图1为本专利技术一种测绘地信虚拟仿真教学系统的流程图。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测绘地信虚拟仿真教学系统，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、采集目标测绘地理位置的全景图像并转换为图像数据；步骤二、提取目标测绘地理信息数据，提取测绘地理数据的灰度特征、纹理特征和空间关系特征；步骤三、根据灰度特征、纹理特征和空间关系特征的表示，采用标准差方法将各个纪录值减去纪录值平均值，再除以纪录值标准差，获取处理后数据；步骤四、在计算机上创建三维测绘平台，并根据所述处理后数据，再确定三维测绘平台与测绘位置的尺寸转换关系，以按照一定的比例构建基于测绘地理信息的模型；步骤五、将图像数据导入至三维测绘平台内，并将图像中的每帧数据及与该帧所对应的测绘地理信息的模型中的数据存储至三维测绘平台内；步骤六、再将建立好的测绘地理信息的模型数据以及图像数据进行存储，以得到支撑三维测绘平台的原始数据，之后将这些原始数据通过程序读入至三维测绘平台内；步骤七、在创建好的三维测绘平台内，需要进行测量的具体位置之间的距离时，便可在三维测绘平台内拾取这些位置的具体坐标以计算这些位置在虚拟状态下的距离，最后通过三维空间与目标测绘位置的尺寸转换关系确定具体的距离。步骤八、通过合成转换数据，将测绘得到的具体数据转换为平台内的教学沙盘数据，提供给学生和老师使用。2.根据权利要求1所述的一种测绘地信虚拟仿真教学系统，其特征在于：在所述步骤一中，测绘位置的全景图像采集采用无人机搭载带有若干镜头的摄像机拍摄，且拍摄过程中，无人机由低到高进行移动。3.根据权利要求1所述的一种测绘地信虚拟仿真教学系统，其特征在于：在所述步骤一中，所述摄像机的若干镜头包括一个主镜头及若干分镜头，主镜头呈竖直向下设置，若干分镜头以主镜头为圆心呈周向均匀分布，且若干分镜头朝主镜头方向倾斜。4.根据权利要求1所述的一种测绘地信虚拟仿真教学系统，其特征在于：在所述步骤二中，在提取目标测绘地理信息数据前的步骤前，还包括：判断所述图像数据数据是否存在缺失数据、重复数据或异常数据，若是，则需要对所述缺失数据、重复数据或异常数据进行处理。5.根据权利要求4所述的一种测绘地信虚拟仿真教学系统，其特征在于：所述缺失数据、重复数据或异常数据的具体处理处理方法为：步骤一、判断所述空间型数据是否存在缺失数据，如果是，执行步骤二；如果否，执行步骤三；步骤二、对所述空间型数据采用线性回归法填补缺失数据，执行步骤三；步骤三、对同类别数据进行对比分析，判断在预设误差范围内是否存在重复记录，如果是，执行步骤四；如果否，执行步骤五；步骤四、删除所述重复记录，执行步骤五；步骤五、对所述异常数据进行检测，当存在异常点时，删除所述异常点。6.根据权利要求1所述的一种测绘地信虚拟仿真教学系统，其特征在于：在所述步骤二中，在提取测绘地理数据的灰度特征、纹理特征和空间关系特征的步骤前，还包括：对测绘地理数据进行预处理，具体为：滤波除燥、直方图均衡化、地图扫描影像的几何...

【专利技术属性】
技术研发人员：史合印，吴献文，白丹丹，
申请(专利权)人：广州中图测绘地理信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：