一种便携型的不规则堆积体体积测量方法
一种便携型的不规则堆积体体积测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及不规则体的体积测量研宄领域，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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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:
[0005](I)在不规则堆积体表面选取若干个目标点；
[0006](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玮度和高程，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；
[0007](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；
[0008](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；
[0009](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。
[0010]优选的，所述步骤(I)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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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:
[0015](5-1)根据目标点的集合构建水平面的投影凸壳；
[0016](5-2)对构造出的投影凸壳进行平滑化处理；
[0017](5-3)将凸壳划分为细小格网；
[0018](5-4)计算每个格网柱体的高度；
[0019](5-5)计算柱体体积；
[0020](5-6)对所有格网柱体的体积求和，得到堆积体的体积。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0025]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】
[0026]图1是本实施例的硬件组成关系示意图。
[0027]图2是本实施例的技术方案流程示意图。
[0028]图3是本实施例中空间位置解算的原理图。
[0029]图4(a)是本实施例采用浮动定位模式的操作示意图。
[0030]图4(b)是本实施例采用相对定位模式的操作示意图。
[0031]图5是本实施例中使用的体积计算模型的技术流程图。
[0032]图6是本实施例的整体技术路线图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0034]实施例1
[0035]如图1所示，本实施例一种便携型的不规则堆积体体积测量方法基于这样一个系统，包括GPS模块、激光测距仪和手持端设备，一种比较典型的组合是选择一台带有智能操作系统和蓝牙模块的GPS设备(如装载Windows Mobile系统的PDA型GPS设备或装载Android系统的平板型GPS设备)，使其兼具GPS模块和手持端平台的功能。GPS模块是用于采集当前位置的经玮度和高程。再选择一台带有蓝牙功能的激光测距仪，该激光测距仪用于采集当前位置到目标点位置的斜距、俯仰角、方位角。激光测距仪通过蓝牙与GPS设备建立连接并传输数据，以方便设备的使用。
[0036]参见图2、6，基于上述系统，对本实施例不规则堆积体体积测量方法的具体过程说明如下。
[0037]实现不规则堆积体体积测量的软件模块集成在手持端设备上，在进行具体的采集时，根据当前要使用的激光测距仪的不同，进行相应的设置。例如目前不同的激光测距仪返回的数据的解析方式不同，可对接收的数据解析方式进行相应设置。
[0038]设置成功后，检测是否连接成功，连接成功后，选择测量模式。本实施例中测量模式有两种，分别称为浮动定位模式和相对定位模式。两者的区别在于:浮动定位模式在每次计算目标点的三维坐标时，都是以当前GPS获取的坐标为基准点，因此人员可以任意移动(图4(a)所示)。而相对定位模式的基准点不随GPS的变化而变化，当需要移动时，通过激光测距仪先定位到下一个基准点，保存后，人员再移动到该新的基准点继续采集表面目标点(图4(b)所示)，因此基准点不依赖于GPS。设计相对定位模式的目的是提供一种不依赖于GPS的不规则体体积测量方式。
[0039]下面结合图6，对两种测量模式的工作过程分别进行描述。
[0040]一、采用浮动定位模式
[0041]Sll:若采用浮动定位模式，参见图4(a)，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，开始采集目标点坐标，即将激光测距仪和GPS设备置于基本相同的位置，例如图中位置Al，使用激光测距仪瞄准目标表面上的重要转折点，按下激光测距仪的发射按钮。
[0042]S12: 激光测距仪通过蓝牙传输，将测量得到的设备到目标点之间的斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ参数通过特定的字符串格式发送给手持端，体积测量模块在接收到字符串后，通过解析程序，提取出斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ三个参数。与此同时，体积测量模块访问GPS模块，获得当前设备所在位置的经玮度(Xl，yi)和高程数据tv
[0043]S13:体积测量模块将经玮度转换为投影坐标(一般是当前地图所使用的投影坐标系统)，从而得到设备当前位置的坐标(Χο,&Ζο)，以该坐标为原点，利用激光测距仪的斜距0Ρ、俯仰角Θ、方位角φ三个参数，计算出目标点在三维空间的位置坐标(xp，yp，zp)，原理参见图3。对于Laser Craft Contour XLRic设备而言，俯仰角Θ以水平方向为90°，向下减小，向上增加，量程只在±40°范围内。方位角Φ以正北为基准，取顺时针旋转的角度值。
[0044]S14:在位置Al处，重复上述过程对目标表面进行坐标点采集，当需要采集视线无法到达的表面时，人员手持设备移动到另一位置继续采集，例如位置点A2、A3等。持续这一过程直至采集完表面所有目标点。
[0045]S15:根据采集到的表面点的集合，构建体积模型，计算体积。
[0046]在本实例中采用基于微积分思想的分割方法，参见图5，具体步骤为:
[0047]I)根据表面点的集合构建水平面的投影凸壳，本实例中采用基于改进的格雷厄姆凸壳构造算法。
[0048]2)对构造出的凸壳进行平滑化处理，本实例中采用三次样条函数。
[0049]3)将凸壳划分为细小格网。
[0050]4)计算每个格网柱体的高度，本实例中采用反距离权重法。
[0051]5)计算柱体体积。
[0052]6)对所有格网柱体的体积求和，得到堆积体的体积。
[0053]S16:输出体积计算结果。
[0054]二、采用相对定位模式
[0055]S21:当站在第一个位置(图4(b)中的BI点)采集表面点坐标时，作为参考基准点的O点坐标为(0，0，0)，再根据激光测距仪的斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ三个参数，计算出目标点的位置坐标(Xp，yp，Zp)。
[0056]S22:当人员需要移动位置继续采集时，首先应选择下一个站立位置，例如选择图中位置点B2，用激光测距仪对准位置点B2打点，将该点的坐标值Ov yq, zq)作为后续采集表面点的参考基准点(X(1，y0, ζ0) ο然后，人员移动到B2点，继续对堆积体表面目标点坐标进行采集。此时参考基准点(X(l，10，z0)的坐标值等于(Xq，yq, zq)，再根据激光测距仪的斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ三个参数，计算出目标点的位置坐标(xp，yp，zp)。
[0057]S23:重复步骤S22，直至采集完表面所有目标点。
[0058]S24:根据采集到的目标点的集合，按照步骤S15，构建体积模型，计算体积。
[0059]S25:输出体积计算结果。
[0060]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种便携型的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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玮度和高程，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。2.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，所述步骤(I)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。3.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。6.根据权利要求5所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。7.根据权利要求6所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。8.根据权利要求6所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。9.根据权利要求6所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了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)根据上述坐标，构建体积计算模型，计算得到体积值。本发明适合于水土保持监测这一类对成本和效率要求比较高，精度要求可以降低的应用场合。
【IPC分类】G01B11/00
【公开号】CN104897059
【申请号】CN201510338418
【发明人】曾麦脉, 亢庆, 唐庆忠, 伍容容, 卢敬德, 杨建新, 喻丰华, 俞国松, 邝高明
【申请人】珠江水利委员会珠江水利科学研究院, 珠江水利委员会珠江流域水土保持监测中心站
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
【技术领域】
[0001]本发明涉及不规则体的体积测量研宄领域，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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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:
[0005](I)在不规则堆积体表面选取若干个目标点；
[0006](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玮度和高程，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；
[0007](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；
[0008](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；
[0009](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。
[0010]优选的，所述步骤(I)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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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:
[0015](5-1)根据目标点的集合构建水平面的投影凸壳；
[0016](5-2)对构造出的投影凸壳进行平滑化处理；
[0017](5-3)将凸壳划分为细小格网；
[0018](5-4)计算每个格网柱体的高度；
[0019](5-5)计算柱体体积；
[0020](5-6)对所有格网柱体的体积求和，得到堆积体的体积。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0025]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】
[0026]图1是本实施例的硬件组成关系示意图。
[0027]图2是本实施例的技术方案流程示意图。
[0028]图3是本实施例中空间位置解算的原理图。
[0029]图4(a)是本实施例采用浮动定位模式的操作示意图。
[0030]图4(b)是本实施例采用相对定位模式的操作示意图。
[0031]图5是本实施例中使用的体积计算模型的技术流程图。
[0032]图6是本实施例的整体技术路线图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0034]实施例1
[0035]如图1所示，本实施例一种便携型的不规则堆积体体积测量方法基于这样一个系统，包括GPS模块、激光测距仪和手持端设备，一种比较典型的组合是选择一台带有智能操作系统和蓝牙模块的GPS设备(如装载Windows Mobile系统的PDA型GPS设备或装载Android系统的平板型GPS设备)，使其兼具GPS模块和手持端平台的功能。GPS模块是用于采集当前位置的经玮度和高程。再选择一台带有蓝牙功能的激光测距仪，该激光测距仪用于采集当前位置到目标点位置的斜距、俯仰角、方位角。激光测距仪通过蓝牙与GPS设备建立连接并传输数据，以方便设备的使用。
[0036]参见图2、6，基于上述系统，对本实施例不规则堆积体体积测量方法的具体过程说明如下。
[0037]实现不规则堆积体体积测量的软件模块集成在手持端设备上，在进行具体的采集时，根据当前要使用的激光测距仪的不同，进行相应的设置。例如目前不同的激光测距仪返回的数据的解析方式不同，可对接收的数据解析方式进行相应设置。
[0038]设置成功后，检测是否连接成功，连接成功后，选择测量模式。本实施例中测量模式有两种，分别称为浮动定位模式和相对定位模式。两者的区别在于:浮动定位模式在每次计算目标点的三维坐标时，都是以当前GPS获取的坐标为基准点，因此人员可以任意移动(图4(a)所示)。而相对定位模式的基准点不随GPS的变化而变化，当需要移动时，通过激光测距仪先定位到下一个基准点，保存后，人员再移动到该新的基准点继续采集表面目标点(图4(b)所示)，因此基准点不依赖于GPS。设计相对定位模式的目的是提供一种不依赖于GPS的不规则体体积测量方式。
[0039]下面结合图6，对两种测量模式的工作过程分别进行描述。
[0040]一、采用浮动定位模式
[0041]Sll:若采用浮动定位模式，参见图4(a)，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，开始采集目标点坐标，即将激光测距仪和GPS设备置于基本相同的位置，例如图中位置Al，使用激光测距仪瞄准目标表面上的重要转折点，按下激光测距仪的发射按钮。
[0042]S12: 激光测距仪通过蓝牙传输，将测量得到的设备到目标点之间的斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ参数通过特定的字符串格式发送给手持端，体积测量模块在接收到字符串后，通过解析程序，提取出斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ三个参数。与此同时，体积测量模块访问GPS模块，获得当前设备所在位置的经玮度(Xl，yi)和高程数据tv
[0043]S13:体积测量模块将经玮度转换为投影坐标(一般是当前地图所使用的投影坐标系统)，从而得到设备当前位置的坐标(Χο,&Ζο)，以该坐标为原点，利用激光测距仪的斜距0Ρ、俯仰角Θ、方位角φ三个参数，计算出目标点在三维空间的位置坐标(xp，yp，zp)，原理参见图3。对于Laser Craft Contour XLRic设备而言，俯仰角Θ以水平方向为90°，向下减小，向上增加，量程只在±40°范围内。方位角Φ以正北为基准，取顺时针旋转的角度值。
[0044]S14:在位置Al处，重复上述过程对目标表面进行坐标点采集，当需要采集视线无法到达的表面时，人员手持设备移动到另一位置继续采集，例如位置点A2、A3等。持续这一过程直至采集完表面所有目标点。
[0045]S15:根据采集到的表面点的集合，构建体积模型，计算体积。
[0046]在本实例中采用基于微积分思想的分割方法，参见图5，具体步骤为:
[0047]I)根据表面点的集合构建水平面的投影凸壳，本实例中采用基于改进的格雷厄姆凸壳构造算法。
[0048]2)对构造出的凸壳进行平滑化处理，本实例中采用三次样条函数。
[0049]3)将凸壳划分为细小格网。
[0050]4)计算每个格网柱体的高度，本实例中采用反距离权重法。
[0051]5)计算柱体体积。
[0052]6)对所有格网柱体的体积求和，得到堆积体的体积。
[0053]S16:输出体积计算结果。
[0054]二、采用相对定位模式
[0055]S21:当站在第一个位置(图4(b)中的BI点)采集表面点坐标时，作为参考基准点的O点坐标为(0，0，0)，再根据激光测距仪的斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ三个参数，计算出目标点的位置坐标(Xp，yp，Zp)。
[0056]S22:当人员需要移动位置继续采集时，首先应选择下一个站立位置，例如选择图中位置点B2，用激光测距仪对准位置点B2打点，将该点的坐标值Ov yq, zq)作为后续采集表面点的参考基准点(X(1，y0, ζ0) ο然后，人员移动到B2点，继续对堆积体表面目标点坐标进行采集。此时参考基准点(X(l，10，z0)的坐标值等于(Xq，yq, zq)，再根据激光测距仪的斜距OP、俯仰角Θ、方位角φ三个参数，计算出目标点的位置坐标(xp，yp，zp)。
[0057]S23:重复步骤S22，直至采集完表面所有目标点。
[0058]S24:根据采集到的目标点的集合，按照步骤S15，构建体积模型，计算体积。
[0059]S25:输出体积计算结果。
[0060]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种便携型的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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玮度和高程，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。2.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，所述步骤(I)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。3.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。6.根据权利要求5所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。7.根据权利要求6所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。8.根据权利要求6所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。9.根据权利要求6所述的不规则堆积体体积测量方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了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)根据上述坐标，构建体积计算模型，计算得到体积值。本发明适合于水土保持监测这一类对成本和效率要求比较高，精度要求可以降低的应用场合。
【IPC分类】G01B11/00
【公开号】CN104897059
【申请号】CN201510338418
【发明人】曾麦脉, 亢庆, 唐庆忠, 伍容容, 卢敬德, 杨建新, 喻丰华, 俞国松, 邝高明
【申请人】珠江水利委员会珠江水利科学研究院, 珠江水利委员会珠江流域水土保持监测中心站
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
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