CN117849788B - 一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,涉及地质测绘技术领域,包括无人机、勘测雷达模块、充电平台、控制模块、勘测数据分析模块、数字孪生场景模块;无人机有多个,且每个无人机上均安装有勘测雷达模块,用于对目标地区的地质进行勘测,得到包含源地址和生成时间的勘测数据;该基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,通过设置无人机、勘测雷达模块、充电平台、控制模块,通过不同批次的无人机沿航线飞行间歇的探测,降低每台无人机的耗电量,使得延长了无人机的飞行距离,方便无人机探测完目标区域。
Description
技术领域
本发明涉及地质测绘技术领域,具体涉及一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统。
背景技术
地质测绘是为进行地质调查和矿产勘查及其成果图件的编制所涉及的全部测绘工作的总称。而数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
公开号为CN117557926A的现有技术,公开了一种基于数字孪生的测绘数据处理系统,涉及测绘数据处理技术领域,解决了不同的采集设备之间数据融合的技术问题,包括图像分辨端,数据检测端、测绘数据融合端以及数据输出端,通过判断测绘区域图像中是否存在重复采集的区域图像,得到重复区域,之后对重复区域的重复数据集进行差值计算,得到误差系数,并将误差系数与误差阈值进行判断,得到调整图像,之后调整图像中的重复数据集进行偏离值计算,并对计算结果分别进行倍数处理和偏差处理,得到融合数据,最后数据输出端将融合数据进行输出,供工作人员进行查看,从而提高不同测绘数据之间的数据融合度。
然而数字孪生场景的建立需要经常周期性的对目标地区的地质进行勘测,以便于及时更新数字孪生场景,以提高数字孪生场景反映的图像数据与实际地质情况的同步性,因为需要长期频繁的对目标地区进行勘测,使用人力进行勘测的成本较大不符合实际情况,一般使用无人机进行勘测,而对于需要勘测的目标地区较大的情况,无人机的续航不足以支撑一次完整的勘测,需要对目标地区进行分区、分次勘测,这就会导致勘测的效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,包括无人机、勘测雷达模块、充电平台、控制模块、勘测数据分析模块、数字孪生场景模块;
所述无人机有多个,可根据实际需要设置无人机的数量,且每个所述无人机上均安装有勘测雷达模块,用于对目标地区的地质进行勘测,得到包含源地址和生成时间的勘测数据;
所述充电平台有多个,分布在目标地区,用于为无人机提供充电服务;
所述控制模块用于设置无人机的航线,控制无人机按所述航线飞行,和控制无人机进行起飞、降落和充电;
所述控制模块还用于控制勘测雷达模块进行间歇勘测;
所述勘测数据分析模块用于将各勘测雷达模块得到的勘测数据汇总,得到勘测数据集,并对勘测数据集进行分析得到目标地区的总勘测数据;
所述数字孪生场景模块用于基于总勘测数据,进行三维建模得到目标地区的数字孪生模型;
所述数字孪生场景模块还用于在所述总勘测数据更新后,基于更新的总勘测数据更新所述数字孪生模型。
进一步的,所述间歇勘测,具体包括以下步骤:
获取航线起点到与之相邻的充电平台,各相邻的两个充电平台,航线终点到与之相邻的充电平台的航线距离,得到对应的航段距离,其中,航线距离表示从航线上一点到另一点的航线长度而非两点的直线距离;
获取无人机总批次,将航段均分,均分的段数等于无人机总批次,得到勘测段,即每个无人机上的勘测雷达模块在各航段距离上需要勘测的长度等于对应的航段距离/无人机总批次,其中航段可是连续的也可是间断的,不同批次的无人机飞完同一航段的时间相同,即无人机的平均速度相同,例如可使无人机的勘测雷达模块工作时以匀速飞行,以保证勘测的精度,非勘测时以大于勘测时的速度飞行,以节省时间提高效率,同时注意提速飞行时的功率不要大于充电平台的充电功率,优选的充电平台和电池采用快充技术;
将各批次的无人机与勘测段一一关联,无人机在经过各航段与之关联的勘测段时,所述控制模块控制无人机上的勘测雷达模块进行勘测,无人机离开勘测段,所述控制模块则控制无人机上的勘测雷达模块停止勘测,即不同批次的无人机仅在经过与之关联的勘测段时启动勘测雷达模块对地质进行勘测,各批次的无人机共同完成各航段的地质勘测,有效的减少了每个无人机每个航段的勘测量,从而节省了电量使得无人机的电量足以飞完整个航段。
进一步的,每个所述充电平台位于航线上;所述航线有多条,每条所述航线上的充电平台的数量基于无人机及其上勘测雷达模块的电池容量、无人机及其上勘测雷达模块的功率、航线长度、无人机总批次和速度进行设置。
进一步的,所述每个所述充电平台位于航线上;所述航线有多条,每条所述航线上的充电平台的数量基于无人机及其上勘测雷达模块的电池容量、无人机及其上勘测雷达模块的功率、航线长度、无人机总批次和速度进行设置,具体包括以下步骤:
获取无人机及其上勘测雷达模块的功率、航线长度、无人机总批次和速度,计算出无人机及其上勘测雷达模块勘测完整条航线需要的电能,得到总能耗,可通过以下公式计算得到总能耗:
总能耗=(mP机+P雷)L航/(mv),
其中,m表示无人机总批次,P机表示无人机功率,P雷表示勘测雷达模块功率,L航表示航线长度,v表示无人机速度;
获取无人机及其上勘测雷达模块的电池容量,基于所述总能耗计算出需要的完整充电次数,对应航线需要的充电平台的数量大于等于所述完整充电次数,其中无人机及其上勘测雷达模块的电池初始时视为满电量。
进一步的,对应航线需要的充电平台的数量大于所述完整充电次数时,充电平台的数量根据无人机每次在充电平台的充电量设置,所述充电量用电池容量的百分比表示,其中充电量通过以下公式求得:
a(n+b)*电池容量=n*电池容量,
得到:a=n/(n+b),
其中,a表示充电量即电池容量的百分比,n表示完整充电次数,b表示充电平台比完整充电次数多的量,而考虑到充电平台的成本,优选的b等于1 。
进一步的,所述系统还包括成本计算模块,所述成本计算模块用于获取充电平台的建立单价成本,充电平台的维护单价成本,无人机和勘测雷达模块的单价成本及维护成本;
所述成本计算模块还用于获取目标区域的面积,基于勘测雷达模块的勘测面积,计算出需要勘测的总航线长度,将总航线均分为多条航线,以航线的数量和每条航线的无人机总批次为自变量,总成本为因变量,计算因变量的极小值,得到总成本最小情况对应的航线数和每条航线的无人机总批次数,基于无人机总批次、完整充电次数和充电量的关系得到每条航线的充电平台数,从而在方便无人机探测完目标区域,提高无人机的探测效率的同时,控制无人机和充电平台等的建设和维护成本。
进一步的,所述勘测数据分析模块将各勘测雷达模块得到的勘测数据汇总,得到勘测数据集,并对勘测数据集进行分析得到目标地区的总勘测数据,具体包括以下步骤:
获取勘测数据的源地址,得到发出该勘测数据的勘测雷达模块;
获取勘测数据的生成时间,通过将勘测数据按生成时间的顺序和发出该勘测数据的勘测雷达模块,与设置的勘测段对应,得到勘测数据对应的位置;
将勘测数据按位置顺序排列,分析出位置相邻的勘测数据的重合的部分,将重合的部分融合,得到总勘测数据。
进一步的,所述数字孪生场景模块基于更新的总勘测数据更新所述数字孪生模型,具体包括以下步骤:
基于专家规则提取建模数据,所述建模数据为建立所述数字孪生模型时需要用到的数据;
基于历史的总勘测数据和建模数据,训练关联规则挖掘模型,得到建模数据关联算法;
基于建模数据关联算法从勘测数据中提取出建模数据,得到新建模数据;
将建模数据的各种数据分别与所述数字孪生模型对应部分关联;
获取所述数字孪生模型对应的建模数据,与所述新建模数据对比,若存在差别,则得到对应的建模数据改变量;
根据建模数据改变量,调节与所述建模数据改变量对应的建模数据关联的数字孪生模型对应部分,更新所述数字孪生模型。
1、与现有技术相比,本发明提供的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,通过设置无人机、勘测雷达模块、充电平台、控制模块,通过不同批次的无人机沿航线飞行间歇的探测,降低每台无人机的耗电量,使得延长了无人机的飞行距离,方便无人机探测完目标区域,且不同批次的无人机探测不同的区域,所有批次的无人机组合完成目标区域的探测,不用收回无人机,提高无人机的探测效率,并通过在航线中设置充电平台进一步提高无人机续航。
2、与现有技术相比,本发明提供的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,通过令不同批次的无人机先后间隔一段时间起飞,使得无人机可先后到达充电平台,可通过控制充电速度、间隔时间来减少无人机平台的充电机位,降低成本,减少充电等待时间。
3、与现有技术相比,本发明提供的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,通过设置勘测数据分析模块、数字孪生场景模块,可从勘测数据中自动提取建模需要的数据,对建立好的三维模型进行修改更新以达到数字孪生的效果。
4、与现有技术相比,本发明提供的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,通过设置成本计算模块,求多元函数的极小值,实现在方便无人机探测完目标区域,提高无人机的探测效率的同时,控制无人机和充电平台等的建设和维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的系统结构框图;
图2为本发明实施例提供的目标区域的总航线示意图。
附图标记说明:
1、目标区域;2、道;3、总航线;4、勘测雷达模块;5、勘测面积。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语"第一"、"第二"仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,"多个"的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。此外,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例,但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之,提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整,并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。
在不冲突的情况下,本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例,且不意欲限制本公开。如本文所使用的,单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式,除非上下文另外清楚指出。还将理解的是,当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时,指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
本文所述实施例可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此,可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。因此,实施例不限于附图中所示的实施例,而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此,附图中例示的区具有示意性属性,并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状,但并不旨在是限制性的。
除非另外限定,否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解,诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义,且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义,除非本文明确如此限定。
请参阅图1-图2,一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,包括无人机、勘测雷达模块4、充电平台、控制模块、勘测数据分析模块、数字孪生场景模块;
无人机有多个,可根据实际需要设置无人机的数量,且每个无人机上均安装有勘测雷达模块4,用于对目标地区的地质进行勘测,得到包含源地址和生成时间的勘测数据;
充电平台有多个,分布在目标地区,用于为无人机提供充电服务;
控制模块用于设置无人机的航线,控制无人机按航线飞行,和控制无人机进行起飞、降落和充电;
每个充电平台位于航线上;航线有多条,每条航线上的充电平台的数量基于无人机及其上勘测雷达模块4的电池容量、无人机及其上勘测雷达模块4的功率、航线长度、无人机总批次和速度进行设置,具体包括以下步骤:
获取无人机及其上勘测雷达模块4的功率、航线长度、无人机总批次和速度,计算出无人机及其上勘测雷达模块4勘测完整条航线需要的电能,得到总能耗,可通过以下公式计算得到总能耗:
总能耗=(mP机+P雷)L航/(mv)(1),
其中,m表示无人机总批次,P机表示无人机功率,P雷表示勘测雷达模块4功率,L航表示航线长度,v表示无人机速度;
获取无人机及其上勘测雷达模块4的电池容量,基于总能耗计算出需要的完整充电次数,可通过求出的总能耗除以获取的电池容量并将得到的值向上取整,如得到的值为4.136,向上取整为5,得到理论的需要完整充电的次数;对应航线需要的充电平台的数量大于等于完整充电次数,以保证充电平台给无人机充电后无人机可飞完航线全程,其中优选的充电平台的数量大于完成充电的次数,以防止电池损耗和摩擦、风阻、传动等导致的电能损耗的情况影响无人机的满电航程,且可以减少每次无人机在充电平台的充电量和充电时间,其中无人机及其上勘测雷达模块4的电池初始时视为满电量。
对应航线需要的充电平台的数量大于完整充电次数时,充电平台的数量根据无人机每次在充电平台的充电量设置,充电量用电池容量的百分比表示,其中充电量通过以下公式求得:
a(n+b)*电池容量=n*电池容量(2),
得到:a=n/(n+b),
其中,a表示充电量即电池容量的百分比,n表示完整充电次数,b表示充电平台比完整充电次数多的量,而考虑到充电平台的成本,优选的b等于1 。通过增加一个充电平台,可减少无人机在每个充电平台的充电量,缩短充电时间进一步提高勘测的效率。例如,可令a=50%,即无人机每次在充电平台的充电充满其电池容量的50%即完成充电,通过快充技术可快速给无人机的电池充50%的电量。
不同批次的无人机先后间隔一段时间起飞,使得无人机可先后到达充电平台,可通过控制充电速度、间隔时间和飞行速度来减少无人机平台的充电机位,降低成本,减少充电等待时间。
例如,无人机的电池容量为5000mAh工作电压为15.4V,充电平台支持50-120W的充电功率,一条航线有6个充电平台,5个批次的无人机,每个充电平台设置有5个充电机位来满足5个批次共5台无人机的充电,每两个充电平台,起点和终点分别到与之相邻的充电平台的每个航线均分为5个航段,5个批次的无人机一一与5个航段关联,且无人机飞完5个航段并完成一个航段的勘测需要的时间为20分钟,消耗的电量为50%即2500mAh;
在一个实施例中充电时间即充电速度功率为77W,间隔时间为每6分钟起飞一台无人机,经计算充电50%需要时间为2500*15.4÷1000÷77=0.5(h)即30min,即最后一个批次的无人机到达充电平台后第一批次的无人机还没充好电,所以需要5个充电机位,若仅设置4个充电机位第5个批次的无人机就需要等到第一个批次的无人机充好电再进行充电,需要进行等待,延长了整体的充电时间;
在一个实施例中充电速度功率为100W,经计算充电50%需要时间为23.1min,即最后一个批次的无人机到达充电平台后第一批次的无人机已经充好电,所以仅需要4个充电机位,实现了减少无人机平台的充电机位,降低成本的效果;
在一个实施例中充电时间即充电速度功率为77W,间隔时间为每8钟起飞一台无人机,充电50%需要时间为30min,即最后一个批次的无人机到达充电平台后第一批次的无人机已经充好电,所以需要4个充电机位,实现了减少无人机平台的充电机位,降低成本的效果;
根据以上实施例不难想到在提高充电功率和延长间隔时间的同时适当提高或降低无人机在其上勘测雷达模块4非工作的航段的飞行速度,使得最后一个批次的无人机在到达时第一个到达的无人机充电完成,以减少充电机位,降低成本。
还包括成本计算模块,成本计算模块用于获取充电平台的建立单价成本,充电平台的维护单价成本,无人机和勘测雷达模块4的单价成本及维护成本;
成本计算模块还用于获取目标区域1的面积,基于勘测雷达模块4的勘测面积5,计算出需要勘测的总航线3长度,其中,勘测雷达模块4的勘测面积5为一个圆面圆心的位置的为勘测雷达模块4和无人机的位置,可通过勘测面积5求出圆的直径,可将目标区域1均分多条道2,每条道2的宽度为求出的圆的直径,将相邻两条道2的中线的首尾用线连接形成蛇形线,蛇形线的长度即为总航线3的长度;将总航线3均分为多条航线,以航线的数量和每条航线的无人机总批次为自变量,总成本为因变量,计算因变量的极小值,其中计算极小值为现有技术的公知常识,且在此作无更改直接应用,因此在该技术方案中不做具体赘述,且基于本领域下不会对该技术方案造成困扰,得到总成本最小情况对应的航线数和每条航线的无人机总批次数;基于无人机总批次、完整充电次数和充电量的关系得到每条航线的充电平台数,可通过式(1)和式(2)以及式(1)和式(2)的相等关系求出每条航线的充电平台数;根据求得的充电平台数和无人机总批次在每条航线布置充电平台的数量为求得的充电平台数,布置的无人机批次数为求得的无人机总批次,从而在方便无人机探测完目标区域1,提高无人机的探测效率的同时,控制无人机和充电平台等的建设和维护成本。
控制模块还用于控制勘测雷达模块4进行间歇勘测,具体包括以下步骤:
获取航线起点到与之相邻的充电平台,各相邻的两个充电平台,航线终点到与之相邻的充电平台的航线距离,得到对应的航段距离,其中,航线距离表示从航线上一点到另一点的航线长度而非两点的直线距离;
获取无人机总批次,将航段均分,均分的段数等于无人机总批次,得到勘测段,即每个无人机上的勘测雷达模块4在各航段距离上需要勘测的长度等于对应的航段距离/无人机总批次,其中航段可是连续的也可是间断的,不同批次的无人机飞完同一航段的时间相同,即无人机的平均速度相同,例如可使无人机的勘测雷达模块4工作时以匀速飞行,以保证勘测的精度,非勘测时以大于勘测时的速度飞行,以节省时间提高效率,同时注意提速飞行时的功率不要大于充电平台的充电功率,优选的充电平台和电池采用快充技术;
将各批次的无人机与勘测段一一关联,无人机在经过各航段与之关联的勘测段时,控制模块控制无人机上的勘测雷达模块4进行勘测,无人机离开勘测段,控制模块则控制无人机上的勘测雷达模块4停止勘测,即不同批次的无人机仅在经过与之关联的勘测段时启动勘测雷达模块4对地质进行勘测,各批次的无人机共同完成各航段的地质勘测,有效的减少了每个无人机每个航段的勘测量,从而节省了电量使得无人机的电量足以飞完整个航段。
勘测数据分析模块用于将各勘测雷达模块4得到的勘测数据汇总,得到勘测数据集,并对勘测数据集进行分析得到目标地区的总勘测数据;
勘测数据分析模块将各勘测雷达模块4得到的勘测数据汇总,得到勘测数据集,并对勘测数据集进行分析得到目标地区的总勘测数据,具体包括以下步骤:
获取勘测数据的源地址,得到发出该勘测数据的勘测雷达模块4;
获取勘测数据的生成时间,通过将勘测数据按生成时间的顺序和发出该勘测数据的勘测雷达模块4,与设置的勘测段对应,得到勘测数据对应的位置;
将勘测数据按位置顺序排列,分析出位置相邻的勘测数据的重合的部分,将重合的部分融合,得到总勘测数据,其中在将重合的部分融合为现有技术下的公知常识,且在此作无更改直接应用,因此在该技术方案中不做具体赘述,且基于本领域下不会对该技术方案造成困扰。
数字孪生场景模块用于基于总勘测数据,进行三维建模得到目标地区的数字孪生模型;
数字孪生场景模块还用于在总勘测数据更新后,基于更新的总勘测数据更新数字孪生模型,具体包括以下步骤:
基于专家规则提取建模数据,建模数据为建立数字孪生模型时需要用到的数据;
基于历史的总勘测数据和建模数据,训练关联规则挖掘模型,得到建模数据关联算法;
基于建模数据关联算法从勘测数据中提取出建模数据,得到新建模数据;
将建模数据的各种数据分别与数字孪生模型对应部分关联;
获取数字孪生模型对应的建模数据,与新建模数据对比,若存在差别,则得到对应的建模数据改变量;
根据建模数据改变量,调节与建模数据改变量对应的建模数据关联的数字孪生模型对应部分,更新数字孪生模型,其中可通过计算机程序实现通过数据对三维模型的简单修改,该部分的计算机程序为现有技术下的公知常识,因此在该技术方案中不做具体赘述,且基于本领域不会对该技术方案造成困扰。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例,毋庸置疑,对于本领域的普通技术人员,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此,上述附图和描述在本质上是说明性的,不应理解为对本发明保护范围的限制。
Claims (6)
1.一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,其特征在于:包括无人机、勘测雷达模块、充电平台、控制模块、勘测数据分析模块、数字孪生场景模块;
所述无人机有多个,且每个所述无人机上均安装有勘测雷达模块,用于对目标地区的地质进行勘测,得到包含源地址和生成时间的勘测数据;
所述充电平台有多个,分布在目标地区,用于为无人机提供充电服务;
所述控制模块用于设置无人机的航线,控制无人机按所述航线飞行,和控制无人机进行起飞、降落和充电;
所述控制模块还用于控制勘测雷达模块进行间歇勘测;
所述勘测数据分析模块用于将各勘测雷达模块得到的勘测数据汇总,得到勘测数据集,并对勘测数据集进行分析得到目标地区的总勘测数据;
所述数字孪生场景模块用于基于总勘测数据,进行三维建模得到目标地区的数字孪生模型;
所述数字孪生场景模块还用于在所述总勘测数据更新后,基于更新的总勘测数据更新所述数字孪生模型;
每个所述充电平台位于航线上;所述航线有多条,每条所述航线上的充电平台的数量基于无人机及其上勘测雷达模块的电池容量、无人机及其上勘测雷达模块的功率、航线长度、无人机总批次和速度进行设置,具体包括以下步骤:
获取无人机及其上勘测雷达模块的功率、航线长度、无人机总批次和速度,计算出无人机及其上勘测雷达模块勘测完整条航线需要的电能,得到总能耗,通过以下公式计算得到总能耗:
总能耗=(mP机+P雷)L航/(mv),
其中,m表示无人机总批次,P机表示无人机功率,P雷表示勘测雷达模块功率,L航表示航线长度,v表示无人机速度;
获取无人机及其上勘测雷达模块的电池容量,基于所述总能耗计算出需要的完整充电次数,对应航线需要的充电平台的数量大于等于所述完整充电次数。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,其特征在于:所述间歇勘测,具体包括以下步骤:
获取航线起点到与之相邻的充电平台,各相邻的两个充电平台,航线终点到与之相邻的充电平台的航线距离,得到对应的航段距离;
获取无人机总批次,将航段均分,均分的段数等于无人机总批次,得到勘测段,不同批次的无人机飞完同一航段的时间相同;
将各批次的无人机与勘测段一一关联,无人机在经过各航段与之关联的勘测段时,所述控制模块控制无人机上的勘测雷达模块进行勘测,无人机离开勘测段,所述控制模块则控制无人机上的勘测雷达模块停止勘测。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,其特征在于:对应航线需要的充电平台的数量大于所述完整充电次数时,充电平台的数量根据无人机每次在充电平台的充电量设置,所述充电量用电池容量的百分比表示。
4.根据权利要求3所述的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,其特征在于:所述系统还包括成本计算模块,所述成本计算模块用于获取充电平台的建立单价成本,充电平台的维护单价成本,无人机和勘测雷达模块的单价成本及维护成本;
所述成本计算模块还用于获取目标区域的面积,基于勘测雷达模块的勘测面积,计算出需要勘测的总航线长度,将总航线均分为多条航线,以航线的数量和每条航线的无人机总批次为自变量,总成本为因变量,计算因变量的极小值,得到总成本最小情况对应的航线数和每条航线的无人机总批次数,基于无人机总批次、完整充电次数和充电量的关系得到每条航线的充电平台数。
5.根据权利要求2所述的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,其特征在于:所述勘测数据分析模块将各勘测雷达模块得到的勘测数据汇总,得到勘测数据集,并对勘测数据集进行分析得到目标地区的总勘测数据,具体包括以下步骤:
获取勘测数据的源地址,得到发出该勘测数据的勘测雷达模块;
获取勘测数据的生成时间,通过将勘测数据按生成时间的顺序和发出该勘测数据的勘测雷达模块,与设置的勘测段对应,得到勘测数据对应的位置;
将勘测数据按位置顺序排列,分析出位置相邻的勘测数据的重合的部分,将重合的部分融合,得到总勘测数据。
6.根据权利要求5所述的一种基于三维建模的地质地形数字孪生场景的测绘系统,其特征在于:所述数字孪生场景模块基于更新的总勘测数据更新所述数字孪生模型,具体包括以下步骤:
基于专家规则提取建模数据,所述建模数据为建立所述数字孪生模型时需要用到的数据;
基于历史的总勘测数据和建模数据,训练关联规则挖掘模型,得到建模数据关联算法;
基于建模数据关联算法从勘测数据中提取出建模数据,得到新建模数据;
将建模数据的各种数据分别与所述数字孪生模型对应部分关联;
获取所述数字孪生模型对应的建模数据,与所述新建模数据对比,若存在差别,则得到对应的建模数据改变量;
根据建模数据改变量,调节与所述建模数据改变量对应的建模数据关联的数字孪生模型对应部分,更新所述数字孪生模型。
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