一种基于制造技术

本发明专利技术涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的无人机测绘装置及方法


[0001]本专利技术涉及测绘领域，具体涉及一种基于
BIM
的无人机测绘装置及方法
。

技术介绍

[0002]地质测绘是指对地球表面及其下部结构进行测量
、
勘探
、
调查和研究，以获取地质
、
地貌
、
地形
、
地下资源和环境等方面的信息和数据的科学和技术活动，地质测绘包括地形测量
、
地球物理勘探
、
地球化学勘探
、
地质钻探
、
地质调查
、
矿产资源勘探等方面的内容
。
它是探索地球内部构造和各种地质现象
、
评估地下资源储量
、
研究地球变化过程
、
保护环境等领域的重要手段
。
[0003]现有技术中，在对区域地质进行测绘前，需要对当前区域路线进行规划，以保证测绘数据的精确度，例如中国专利
CN114954974A
公开了一种基于
BIM
无人机测绘装置及测绘方法，包括无人机本体和无人机自动测绘系统，所述无人机本体顶部的边缘处固定安装有可安装螺旋的机翼架，所述无人机本体两侧均固定安装有辅助安装的固定卡夹，所述固定卡夹的底部固定安装有辅助安装的扫描仪安装架，该一种基于
BIM
无人机测绘装置及测绘方法，工作人员可对部分构件，以及拍摄构件进行拆卸进行更换，不仅工作人员可根据拍摄场景更换拍摄用具，而且使得该无人机能够适用于各种不同的场地，提高了该装置的实用性，降低了使用成本，通过该无人机进行测绘，不仅作业安全，周期快
、
易于更新，有利于提高自动化高速化程度，而且时延低，提高了拍摄效率以及精准度
。
[0004]虽然上述方案具有如上的优势，但是上述方案的劣势在于：针对建筑的地质调查测绘，由于不同地区呈现出不同的地质结构，在测绘工程中需要对待测区域的地质情况进行分析标注，但是在长周期的测绘勘测过程中，由于地表重力的存在地貌情况会发生变化
、
产生地面形变，地面较大的形变量会破坏地质结构，将导致区域地质勘测失效，甚至会威胁到工作人员的生命安全
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于
BIM
的无人机测绘装置及方法，解决现有技术中存在的在长周期的测绘勘测过程中，由于地表重力的存在地貌情况会发生变化
、
产生地面形变，地面较大的形变量会破坏地质结构，将导致区域地质勘测失效的问题
。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于
BIM
的无人机测绘装置，包括：
[0007]无人机；
[0008]线路规划模块，其用于确定测绘区域，并在所述测绘区域中规划像控点，且结合规划的像控点为所述无人机在所述测绘区域中飞行拍摄制定飞行计划；
[0009]飞控模块，其用于根据所述飞行计划控制所述无人机在所述测绘区域内飞行；
[0010]惯性导航模块，其用于获取所述无人机的位置信息；
[0011]像控点布控模块，其用于在所述无人机根据所述飞行计划在所述测绘区域内飞行
时，基于规划的像控点以及所述位置信息，在所述测绘区域中进行点位确认，并输出像控点布控指令；
[0012]像控点喷射器，其搭载在所述无人机上，用于根据所述像控点布控指令将像控点标记物喷射至规划的像控点上以实现像控点的布设；
[0013]信息采集模块，其搭载在所述无人机上，用于在所述无人机根据所述飞行计划在所述测绘区域内飞行时，对所述测绘区域内布设有像控点的区域进行拍摄和扫描，获得当前图像数据和当前激光点云数据；
[0014]数字模型建立模块，其用于基于
BIM
建模方法，根据获得的当前图像数据和当前激光点云数据进行处理和分析，生成三维
BIM
模型；
[0015]位移分析评估模块，其用于基于所述三维
BIM
模型，将所述当前图像数据与历史获得的历史图像数据进行综合分析，以提取形变特征点，并确定出所述形变特征点分别在当前图像数据以及历史图像数据中的位置，且对比所述形变特征点分别在当前图像数据以及历史图像数据中的位置，得出地面位移形变测量结果
。
[0016]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进
。
[0017]进一步，所述无人机包括：
[0018]机身；
[0019]固定侧翼，其设有一对并分别固定安装在所述机身外表面相对两侧；
[0020]多旋侧翼，其设有一对并分别固定安装一对所述固定侧翼的顶部；
[0021]二次动力加速器，其固定安装在所述机身的外表面尾部
。
[0022]进一步，所述像控点标记物为油漆或白灰
。
[0023]进一步，还包括：
[0024]内置电喷发动机的姿态控制模块，其与所述飞控模块连接，用于采用电子控制方法来控制所述电喷发动机的供油过程，以切换所述无人机的飞行模式
。
[0025]进一步，还包括：
[0026]位置控制模块，其包括启动电机
、APM
单元和栅极启动器，所述启动电机通过所述
APM
单元以及所述栅极启动器与所述飞控模块连接，所述启动电机还与所述无人机内部的充电系统连接并一体化
。
[0027]进一步，还包括：
[0028]高度控制模块，其与所述飞控模块连接，用于对所述固定侧翼的俯仰角和横滚角进行
PID
控制，以调节所述无人机所受到的空气动力性质以及重力
。
[0029]进一步，所述信息采集模块包括：
[0030]影像采集单元，其用于在所述无人机根据所述飞行计划在所述测绘区域内飞行时，对所述测绘区域内布设有像控点的区域进行拍摄，获得当前图像数据；
[0031]机载
LIDAR
单元，其用于在所述无人机根据所述飞行计划在所述测绘区域内飞行时，对所述测绘区域内布设有像控点的区域进行扫描，获得当前激光点云数据
。
[0032]进一步，所述影像采集单元具体为面阵
CMOS
相机
。
[0033]进一步，所述机载
LIDAR
单元具体用于：
[0034]对所述测绘区域内布设有像控点的区域进行扫描，获得当前激光点云初始数据；
[0035]基于
K
最近邻法和球形邻域法对所述初始激光点云数据进行过滤，得到当前激光
点云过滤数据；
[0036]对所述当前激光点云过滤数据进行边界矢量修正，得到当前激光点云数据
。
[0037]基于上述一种基于
BIM
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
BIM
的无人机测绘装置，其特征在于，包括：无人机；线路规划模块，其用于确定测绘区域，并在所述测绘区域中规划像控点，且结合规划的像控点为所述无人机在所述测绘区域中飞行拍摄制定飞行计划；飞控模块，其用于根据所述飞行计划控制所述无人机在所述测绘区域内飞行；惯性导航模块，其用于获取所述无人机的位置信息；像控点布控模块，其用于在所述无人机根据所述飞行计划在所述测绘区域内飞行时，基于规划的像控点以及所述位置信息，在所述测绘区域中进行点位确认，并输出像控点布控指令；像控点喷射器，其搭载在所述无人机上，用于根据所述像控点布控指令将像控点标记物喷射至规划的像控点上以实现像控点的布设；信息采集模块，其搭载在所述无人机上，用于在所述无人机根据所述飞行计划在所述测绘区域内飞行时，对所述测绘区域内布设有像控点的区域进行拍摄和扫描，获得当前图像数据和当前激光点云数据；数字模型建立模块，其用于基于
BIM
建模方法，根据获得的当前图像数据和当前激光点云数据进行处理和分析，生成三维
BIM
模型；位移分析评估模块，其用于基于所述三维
BIM
模型，将所述当前图像数据与历史获得的历史图像数据进行综合分析，以提取形变特征点，并确定出所述形变特征点分别在当前图像数据以及历史图像数据中的位置，且对比所述形变特征点分别在当前图像数据以及历史图像数据中的位置，得出地面位移形变测量结果
。2.
根据权利要求1所述的基于
BIM
的无人机测绘装置，其特征在于，所述无人机包括：机身；固定侧翼，其设有一对并分别固定安装在所述机身外表面相对两侧；多旋侧翼，其设有一对并分别固定安装一对所述固定侧翼的顶部；二次动力加速器，其固定安装在所述机身的外表面尾部
。3.
根据权利要求1所述的基于
BIM
的无人机测绘装置，其特征在于，所述像控点标记物为油漆或白灰
。4.
根据权利要求1所述的基于
BIM
的无人机测绘装置，其特征在于，还包括：内置电喷发动机的姿态控制模块，其与所述飞控模块连接，用于采用电子控制方法来控制所述电喷发动机的供油过程，以切换所述无人机的飞行模式
。5.
根据权利要求1所述的基于
BIM
的无人机测绘装置，其特征在于，还包括：位置控制模块，其包括启动电机
、APM
单元和栅极启动器，所述启动电机通过所述
APM
单元以及所述栅极启动器与所述飞控模块连接，所述启动电机还与所述无人机内部的充电系统连接并一体化
。6.
根据权利要求2所述的基于
BIM
的无人机测绘装置，其特征在于，还包括：高度控制模块，其与所述飞控模块连接，用于对所述固定侧翼的俯仰角和横滚角进行
PID
控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪良，王伟，张梦华，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局水文物测队，
类型：发明
国别省市：