一种多测合一测绘内外业数据自动处理系统及方法与流程

本发明涉及自动测绘，具体为一种多测合一测绘内外业数据自动处理系统及方法。

背景技术：

1、测绘是建筑行业最关键的工具，全面性和准确性是测量工作的重点；现有技术中，采用“多测合一”技术能够将诸多的测量和多种设备以及计算机辅助软件有机结合，实现精准测量，例如：采用激光扫描技术、倾斜摄影测量技术、卫星导航技术等获取多源数据，并生成三维模型等可视化结果；

2、但是，测绘过程中往往借助无人机作为激光扫描、倾斜摄影的载体，容易受环境影响，造成数据采集不够精确，从而导致生成的三维模型不够精准，无法精确描述出地形或建筑特征；当要进行建筑作业任务时，而测绘过程往往只专注于施工准备阶段，忽略了施工过程阶段或施工竣工阶段中也会出现地基沉降和建筑变形的问题，在施工过程或验收过程中导致安全隐患。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种多测合一测绘内外业数据自动处理系统及方法，通过对测绘过程中内外业数据进行分析，构建三维任务模型，并针对测绘过程中的环境数据，尤其针对无人机的飞行环境构建若干影响模式，分析处理选择最优的三维任务模型，根据三维任务模型获取沉降参数和变形参数，并搭建非线性拟合模型，生成对应的元素时间变化曲线，并标注出正常参考元素数值和异常参考元素数值以执行不同的分析策略，进一步对三维任务模型进行校准，提高数据采集过程中的精确度和准确率；同时，该过程专注于施工作业阶段的全过程，避免了施工作业过程中由于地基沉降和建筑变形带来的安全隐患，解决了背景技术中提出的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种多测合一测绘内外业数据自动处理系统，包括数据采集模块、数据处理模块以及自动反馈模块，且数据采集模块、数据处理模块、自动反馈模块之间通信连接；

6、所述数据采集模块，于建筑作业任务中，采集不同施工作业阶段的环境数据、内业数据和外业数据；其中，所述建筑作业任务唯一对应施工作业阶段，并进行阶段标注，所述施工作业阶段包括施工准备阶段、施工过程阶段以及施工竣工阶段；

7、所述数据处理模块，根据所述环境数据、所述内业数据以及所述外业数据构建所述施工作业阶段对应的三维任务模型，根据所述三维任务模型确定所述建筑作业任务的区域范围，根据所述区域范围监测建筑作业任务对应的参数集合，并对所述参数集合进行预处理分析，生成标准参数集合；其中，所述标准参数集合包括沉降标准参数和变形标准参数；

8、其中，对所述参数集合进行预处理分析的过程为：

9、构建参数分析模型：

10、将输入数据标记为参数qa，所述参数qa中包含若干数据指标，将任一数据指标标记为q，且标记任一数据指标q的数据值为lq，设置所述数据指标q的标准区间为qz[qz1，qz2]，且所述标准区间qz与环境等级区间deb一一对应；

11、通过所述数据值lq与所述标准区间qz相结合，获得所述数据指标q的标准参考指数bzq；其中，所述数据指标q对应一个标准参考指数bzq，且所述标准参考指数bzq表现为正常参考指数和异常参考指数；

12、计算标准参考指数bzq所依据的公式为：

13、；

14、式中，σ为权重系数；

15、应用参数分析模型：将参数集合代入参数分析模型中，获得对应的标准参数集合，包括沉降标准参数和变形标准参数，具体包括沉降量参考指数c1、变形量参考指数c2、应变参考指数c3以及应力参考指数c4；

16、所述自动反馈模块，通过搭建非线性拟合模型，对所述标准参数集合进行数据拟合，构建所述标准参数集合与时间之间的曲线模型，并执行处理分析策略，获得执行结果，根据所述执行结果进行数据校正或预警处理，并发出相应的反馈指令返回给数据采集模块。

17、进一步地，所述建筑作业任务包括无建筑作业、拆迁作业和发展用地作业，且所述三维任务模型的构建过程为：

18、数据准备：设置采集周期，对所述施工作业阶段对应的内业数据和外业数据分别进行定时采集；其中，所述内业数据的采集周期为t1，所述外业数据的采集周期为t2，且t1、t2均为大于0的自然数；

19、模型构建：构建三维任务模型，基于历史收集的内业数据生成三维地形模型，且所述历史收集的内业数据根据历史对应收集的外业数据分析获得，将所述三维地形模型作为所述三维任务模型的基础模型，添加对应的施工作业任务作为所述三维任务模型的要素，并将定时收集的外业数据映射至所述三维任务模型中；

20、特征抽取：抽取所述三维任务模型中的采集数据参数，所述采集数据参数包括图像帧率和图像体素；同时，根据采集数据参数计算出精度系数；

21、所述精度系数所依据的公式为：；

22、式中，precision为精度系数，pr为图像帧率，vo为图像体素，μ1和μ2分别为图像帧率pr和图像体素vo的权重系数，且μ1和μ2均大于0；

23、模型优化：根据所述环境数据构建若干影响模式，且由采集数据参数对应的样本环境进行强化学习探索得到的，所述样本环境至少是由两个历史的采集数据参数对应的环境数据构成；根据若干影响模式分析出稳定系数，通过所述稳定系数选择最优三维任务模型。

24、进一步地，选择最优三维任务模型的过程为：

25、首先，根据所述环境数据计算出环境等级系数，并根据所述环境等级系数匹配出环境等级区间，监测所述环境数据下对应获得的采集数据参数，构建出三维监测向量，包括：精度系数precision，环境等级区间s，采集周期time；

26、然后，获取预设时间内精度系数的平均值和波动值，对于任意一个时间段ta，标记所述时间段ta的环境等级区间为sa，平均值和波动值分别为pre_a和per_b，所述波动值为所述时间段ta内最大精度系数和最小精度系数差值的平均值；按照不同的组合构建若干判断向量，包括第一判断向量和第二判断向量；

27、所述第一判断向量表示为：；

28、所述第二判断向量表示为：；

29、构建第一判断向量－环境等级系数的变化函数h1，判定为环境数据对采集数据参数的第一影响模式；

30、构建第二判断向量－环境等级系数的变化函数h2，判定为环境数据对采集数据参数的第二影响模式；

31、最后，根据所述变化函数h1或所述变化函数h2计算出对应的稳定系数；

32、所述稳定系数计算的公式为：；

33、式中，h是变换函数h1或变换函数h2，α是影响系数；

34、比较所述第一影响模式和所述第二影响模式对应的稳定系数，选择数值较大的稳定系数，并作为最优三维任务模型。

35、进一步地，所述环境数据包括光照强度值、空气湿度值以及无人机速率，则所述环境等级系数依据的公式如下：

36、；

37、式中，为环境等级系数，lx为光照强度值，rh为空气湿度值，vu为无人机速率；β1、β2以及β3分别为光照强度值lx、空气湿度值rh以及无人机速率vu的影响系数，且β1、β2以及β3均大于0；

38、所述环境等级区间所依据的公式为：；

39、式中，k为预设的波动比例，0＜k＜0.35，deb为预设的环境等级系数，ω为环境等级系数dea与环境等级区间deb之间的换算系数。

40、进一步地，所述参数集合包括沉降参数和变形参数，且所述沉降参数由沉降量构成，且所述变形参数包括变形量、应变以及应力。

41、进一步地，搭建非线性拟合模型，执行处理分析策略的过程为：

42、设置标准参数集合qb={沉降标准参数，变形标准参数}，输入集合qb中的任一元素，设定测算周期t3，在测算周期t3内采集的次数为nc，获取测算周期t3内nc个元素的数值，并以对应的采集周期t1或采集周期t2为横坐标、以当前元素的数值为纵坐标，建立直角坐标系，并在直角坐标系中绘制元素时间变化曲线；所述元素时间变化曲线包括沉降量变化曲线、变形量变化曲线、应变变化曲线以及应力变化曲线；

43、同时，在所述直角坐标系上绘制对应的标准阈值曲线，通过将所述元素时间变化曲线和标准阈值曲线对应点进行分析，计算两点之间的距离值；

44、预设距离阈值a和距离阈值b，根据所述直角坐标系，抽取正常参考元素和异常参考元素进行分别判定，具体为：

45、当为正常参考元素情况下，若获得的距离值超过所述距离阈值a时，则进行校正处理；当为异常参考元素情况下，若获得的距离值超过所述距离阈值b时，则根据所述元素时间变化曲线进行状态分析，获得对应的状态周期，根据所述状态周期进行预警处理；反之，不作任何处理。

46、进一步地，所述状态周期包括初始期、活跃期以及衰退期。

47、一种多测合一测绘内外业数据自动处理方法，包括如下步骤：

48、s1，于建筑作业任务中，采集不同施工作业阶段的环境数据、内业数据和外业数据；

49、s2，根据所述环境数据、所述内业数据以及所述外业数据构建所述施工作业阶段对应的三维任务模型；根据所述三维任务模型确定所述建筑作业任务的区域范围，根据所述区域范围监测建筑作业任务对应的参数集合，并对所述参数集合进行预处理分析，生成标准参数集合；其中，所述参数集合包括沉降参数和变形参数，所述标准参数集合包括沉降标准参数和变形标准参数；

50、其中，对所述参数集合进行预处理分析的过程为：

51、构建参数分析模型：

52、将输入数据标记为参数qa，所述参数qa中包含若干数据指标，将任一数据指标标记为q，且标记任一数据指标q的数据值为lq，设置所述数据指标q的标准区间为qz[qz1，qz2]，且所述标准区间qz与环境等级区间deb一一对应；

53、通过所述数据值lq与所述标准区间qz相结合，获得所述数据指标q的标准参考指数bzq；其中，所述数据指标q对应一个标准参考指数bzq，且所述标准参考指数bzq表现为正常参考指数和异常参考指数；

54、计算标准参考指数bzq所依据的公式为：

55、；

56、式中，σ为权重系数；

57、应用参数分析模型：将参数集合代入参数分析模型中，获得对应的标准参数集合，包括沉降标准参数和变形标准参数，具体包括沉降量参考指数c1、变形量参考指数c2、应变参考指数c3以及应力参考指数c4；

58、s3，搭建非线性拟合模型，对所述标准参数集合进行数据拟合，构建所述标准参数集合与时间之间的曲线模型，并执行处理分析策略，获得执行结果，根据所述执行结果进行数据校正或预警处理。

59、（三）有益效果

60、本发明提供了一种多测合一测绘内外业数据自动处理系统及方法，具备以下有益效果：

61、1、本发明运用大数据处理和存储技术，能够大规模测绘内外业数据，提高系统处理能力和效率；通过智能数据处理和分析功能，识别测绘过程中建筑物所属结构，进一步分析地基沉降以及建筑物变形过程，并实时监控和反馈，能够及时发现数据异常和问题，并能够及时处理和纠正，确保数据的准确性和可靠性，以提高测绘数据处理效率和准确性，保证施工作业过程中的安全性；

62、2、本发明通过对测绘过程中的环境数据进行分析，并针对无人机的飞行环境，建立若干影响模式，从而选择稳定性好的三维任务模型生成模式，保证测绘数据的精度，实现精准分析，且不受环境制约，并实现了自动控制无人机飞行，改善了三维任务模型中收集数据过程中精度不高且受环境影响大的缺陷。