一种基于BIM无人机测绘装置及测绘方法与流程

一种基于bim无人机测绘装置及测绘方法
技术领域
1.本发明涉及无人机测绘技术领域，具体涉及一种基于bim无人机测绘装置及测绘方法。


背景技术：

2.测绘，是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集并绘制成图。目前无人机测绘装置在测绘领域应用较为广泛。而bim是通过数字化手段展现建构筑物的几何信息、物理信息和功能信息是一个改进建构筑物的策划、设计、建造、运营管理和维护的全生命周期技术过程和方法。bim技术作为一种革命性的技术代表着建筑工程行业信息化发展的方向bim技术应用主要集中在建筑工程项目领域，bim技术在测绘领域方面的的研究和使用不多，而且大都不能有效实现，因而研究开发一种基于bim无人机测绘装置及测绘方法十分必要。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供一种基于bim无人机测绘装置及测绘方法，以节省能源和实现丰富需求。
4.本发明的技术方案为：一种基于bim无人机测绘装置，包括检测模块、采集模块、数据模块、bim模块、通信模块以及控制模块；所述检测模块对无人机检测合格后，无人机接收飞行测绘任务起飞，通过所述采集模块采集数据发送至所述数据模块进行预处理，而后传递至所述bim模块构建三维场景模型并输出，通过所述通信模块传递至所述控制空心。
5.优选的，在本技术方案中，所述检测模块，用于对无人机起飞前各项性能的检测，自动生成检测报告发送至所述控制模块，以便所述控制模块做出是否让无人机执行飞行任务的决策。
6.优选的，在本技术方案中，所述采集模块，包括视频拍摄仪、摄像机、距离传感器和高度传感器，采集测绘场地的地貌、高度及飞行轨迹数据信息，并通过所述通信模块传递至所述数据模块，或暂时存储在无人机上的存储器中。
7.优选的，在本技术方案中，所述数据模块，存储采集数据信息和飞行任务信息，并接所述收控制模块的控制信息，以控制无人机按规划路线飞行。
8.优选的，在本技术方案中，所述bim模块，获取照片、视频及工程资料数据信息，并重新定义，以构建测绘场景物理特性的几何形状，生成测绘场景三维模型输出后通过所述通信模块传输至所述控制模块。
9.优选的，在本技术方案中，所述控制空心，用于规划飞行路线、发送飞行任务、监控飞行轨迹，并动态获取测绘过程的数据信息，展示三维场景。
10.本发明的另一个目的在于提供一种基于bim无人机测绘装置的测绘方法，其包括如下步骤：
11.s100，现场采集测绘数据；
12.s200，根据采集数据信息构建bim模型；
13.s300，输出测绘实景三维结果。
14.优选的，在本技术方案中，在步骤s300中，是基于构建的bim模型建立相关联的三维建模体系，配合测绘区域平面图完成仿真三维立体测绘，在整合具体参数内容的基础上，输出测绘实景三维结果。
15.优选的，在本技术方案中，在步骤s200中，其包括如下步骤：
16.s210，数据预处理，包括对缺失值、异常值、数据集成及数据冗余处理；
17.s220，bim模型构建，基于无人机的航测、gps测量、拍摄等技术，提供测绘场地的三维地形模型；
18.s230，bim模型核查，包括模型完整检查、模型中的构件建模规范性进行检查、设计内容、指标的检查及工程信息的检查；
19.s240，bim模型修改，根据bim模型核查的结果，进行修改至bim模型核查通过；
20.s250，检验模型是否合格，完成对im模型的评估和测验bim模型的功能，并确认是否合格。
21.优选的，在本技术方案中，在步骤s210中，其包括如下步骤：
22.s211，数据模块获取无人机采集的原始数据，对原始数据中的原始图像、原始视频，进行畸变差纠正，并匀光匀色，而后输出；
23.s212，数据模块对处理后的图像、视频进行特征提取，结合测绘工程资料数据，整合、处理；
24.s213，对整合处理后的数据利用空中三角数据技术，取加密点的平面坐标和高程；
25.s213，根据步骤s213取得的结果进行测绘场景布置和运算。。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.本发明将无人机测绘拍摄的实景，基于bim模型构建测绘场景三维模型，并将多源测绘数据有机地集成起来形成系统化的测绘要素信息体系，以满足业主和设计人员对多源地物地貌等测绘要素的迫切需求，并解决了测绘3d场景复杂、无法动态构建等问题。
附图说明
28.图1是本发明的测绘装置的架构图；
29.图2是本发明的测绘方法的流程图；
30.图3是本发明的采集数据前无人机准备工作的流程图；
31.图4是本发明的模型构建的流程图；
32.图5是本发明的数据预处理的流程图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.如图1所示，本发明的一种基于bim无人机测绘装置，其至少包括检测模块100、采
集模块200、数据模块300、bim模块400、通信模块500以及控制模块600，检测模块100对无人机检测合格后，无人机接收飞行测绘任务起飞，通过采集模块200采集数据发送至数据模块300进行预处理，而后传递至bim模块构建3d(三维)场景模型并输出，通过通信模块500传递至控制空心600。
35.检测模块100，用于对无人机起飞前各项性能的检测，自动生成检测报告发送至控制模块600，以便控制模块600做出是否让无人机执行飞行任务的决策。
36.采集模块200，至少包括视频拍摄仪、摄像机、距离传感器、高度传感器，采集测绘场地的地貌、高度、飞行轨迹等数据信息，并通过通信模块500传递至数据模块300，或是暂时存储在无人机上的存储器中。
37.数据模块300，存储采集数据信息和飞行任务信息，并接收控制模块600的控制信息，以控制无人机按规划路线飞行。
38.bim模块400，其包括bim模型，用于获取照片、视频、工程资料等数据信息，并重新定义，以构建测绘场景物理特性的几何形状，生成测绘场景3d模型输出后通过通信模块500传输至控制模块600。
39.通信模块500，包括无线通信、3g、4g、5g通信，用以实现数据的通信。
40.控制空心600，用于规划飞行路线、发送飞行任务、监控飞行轨迹，并动态获取测绘过程的数据信息，展示3d场景。
41.本发明的一种基于bim无人机测绘装置的测绘方法，如图2所示，包括如下步骤：
42.s100，现场采集测绘数据；
43.具体是，无人机接收飞行任务好，按照测绘规划轨迹执行飞行任务，并执行测绘采集工作，实时采集现场数据信息并回传。在无人机起飞先需要件进行测绘采集前准备，测绘采集前准备包括如下流程及工作：
44.s110，无人机自检测，若自检测各项性能不合格则停止飞行，或是合格则直接进入下一步工作；
45.s120，控制模块向无人机发送测绘规划，无人接接收飞行测绘规划，生成规划航线；
46.s130，控制模块根据规划航线构建无人机飞行的三维重建范围；需要说明的是约定三维重建范围文件为kml文件，并提前绘制出三维重建工作中模型输出范围，以便三维建模时只需直接调取该文件即可。
47.s140，控制模块开展临时像控点布设,启动像控点测量；在像控点布设方面，为避免人工布置和采集过程浪费大量的时间，人为的将像控点分为固定像控点(固定点)和临时像控点(临时点)。固定点是指存在于整个测绘过程中的点；临时点是指随着测绘现场环境变化，需要重新布设的像控点。在整个测绘过程中固定点只需布设和采集一次，在之后的即可三维建模中可直接使用。
48.s150，上传飞行任务,无人机飞行采集；无人机通过航线规划软件直接调取已设置好的飞行任务，起飞，开展飞行采集工作。
49.s200，根据采集数据信息构建bim模型；
50.具体是，bim模块获取无人机拍摄的照片和视频，从系统获取录入的工程资料等数据信息，并重新定义，以构建测绘场景物理特性的几何形状，生成测绘场景三维模型。其过
程如图4所示，包括如下步骤：
51.s210，数据预处理；
52.具体是，数据预处理包括对缺失值、异常值、数据集成、冗余等处理，其包括如如5所示的步骤：
53.s211，数据模块300获取无人机采集的原始数据，对原始数据中的原始图像、原始视频，进行畸变差纠正，并匀光匀色，而后输出；
54.s212，数据模块300对处理后的图像、视频进行特征提取，结合测绘工程资料数据，整合、处理；
55.特征提取时，是通过差异度来判断，具体是：
56.差异度ds通过公式ds＝||x
d1-xs||+
…
+||x
dk-xs||计算，其中，x
d1
,
…
,x
dk
表示图像表示系数，x1,
…
,xs表示第1至第s个图像，k＝1,
…
,xs表示第s个训练样例的表示系数；选取min{ds}为特征值，进行下一步求解关联值p(x)。
[0057][0058]
其中，d是表示未优化前得到的特征共有m个，每个特征的长度达到n维，组成的一个m行n列的特征矩阵。ds每行样本的第s维特征。
[0059]
s213，对整合处理后的数据利用空中三角数据技术，取加密点的平面坐标和高程；
[0060]
s213，根据步骤s213取得的结果进行测绘场景布置和运算。
[0061]
s220，bim模型构建；
[0062]
具体是，基于无人机的航测、gps测量、拍摄等技术，提供测绘场地的三维地形模型。根据航测数据获取或高分影像数据获取，经过系统化的数据处理，得到dem与dom，并通过创建地形曲面、铺贴地表材质、裁切地形等流程，从而实现标准合理的测绘bim地形建模。
[0063]
s230，bim模型核查；
[0064]
具体是，先对模型完整检查，对模型中每个构件进行检查，看构件是否完备，并且所有的信息内容是否完整，是否符合要求。然后对建模规范标准的检查，对模型的每项信息进行检查，参考建筑信息模型技术规程和标准，保证bim模型的准确性。对模型中的构件建模规范性进行检查，对建模方法的合理性进行检查，对每个构件的参数之间的关系进行检查，对模型构件之间的空间合理性进行检查，并且要检查构建的各个信息是不是完备，格式及版本的要求是不是正确等等。再是对设计内容、指标的检查。对模型的内容、设计参数信息进行检查，看看是否符合项目的设计要求，以及建筑设计规范和条例中的相关规定。比如，检查bim模型所创建的各类构件的尺寸、位置、类别是否符合合同及规范要求。最后是工程信息的检查，结合工程项目的测绘技术要求，对图纸进行检查，确保它满足标准的要求。主要是对模型协调性要求的符合度进行检查，模型及构件是否具有良好的协调关系，比如，各个专业的模型内部是否有冲突，各个专业之间的模型是否有冲突，包括施工的空间预留是否合理，操作空间是否满足等等。
[0065]
s240，bim模型修改；
[0066]
具体是，根据bim模型核查的结果，进行修改至bim模型核查通过。
[0067]
s250，检验模型是否合格
[0068]
具体是，完成对im模型的评估和测验bim模型的功能，并确认是否合格。
[0069]
s300，输出测绘实景三维结果。
[0070]
具体是，基于构建的bim模型建立相关联的三维建模体系，配合测绘区域平面图完成仿真三维立体测绘，在整合具体参数内容的基础上，输出测绘实景三维结果。
[0071]
综上所述，本发明将无人机测绘拍摄的实景，基于bim模型构建测绘场景三维模型，并将多源测绘数据有机地集成起来形成系统化的测绘要素信息体系，以满足业主和设计人员对多源地物地貌等测绘要素的迫切需求，并解决了测绘3d场景复杂、无法动态构建等问题。
[0072]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0073]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。