1.一种地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:包括空中飞行扫描组件、地面控制组件和经纬度采集仪;其中:所述空中飞行扫描组件包括两台飞行器,分别用于搭载激光标线发生器和激光标线图像采集装置,两台飞行器沿扫描方向一前一后同步飞行,两台飞行器在扫描方向上的间距与飞行高度相当;
所述激光标线发生器向待测地面投射激光,形成垂直于扫描方向的激光标线;
所述激光标线图像采集装置用于采集激光标线图像,采集过程中激光标线图像采集装置、激光标线发生器和待测地面保持三角测距位置关系;
所述地面控制组件包括定位器、飞行姿态控制器、扫描采集同步控制器和激光标线图像处理器;所述定位器与飞行姿态控制器之间具有数据交互,所述扫描采集同步控制器以及经纬度采集仪均与激光标线图像处理器之间具有数据交互;其中:所述定位器用于对两台飞行器进行视觉定位,根据视觉定位结果获得飞行器的飞行高度以及前进距离;所述定位器获得的飞行高度以及前进距离的数据发送给飞行姿态控制器;
所述飞行姿态控制器根据预设的飞行参数以及实时接收到的当前飞行器的飞行高度、前进距离的数据,控制两台飞行器的飞行姿态;
所述扫描采集同步控制器用于向激光标线图像采集装置发送图像采集控制信号用于激光标线图像的采集,并将采集得到的激光标线图像发送给激光标线图像处理器;
所述经纬度采集仪实时采集当前激光标线所在地面的经纬度并将采集结果发送给激光标线图像处理器;
所述激光标线图像处理器将激光标线图像转换为地面上对应的每个点的三维高程数据,并将地面上每一点的经纬度采集结果与对应点的三维高程数据进行匹配,获得对应地面的三维高程数据。
2.根据权利要求1所述的地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:所述飞行器为无人机。
3.根据权利要求1所述的地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:所述飞行器的飞行高度为10米~120米。
4.根据权利要求1所述的地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:两台飞行器上分别设置有颜色不同的一枚标志光斑;所述定位器包括2台CCD和数据处理系统,所述CCD的镜头上均设置有与两台飞行器上的标志光斑颜色对应的窄带特征颜色滤光片;所述2台CCD采集飞行器的标志光斑获得光斑图像并将光斑图像传递给数据处理系统,所述数据处理系统利用双目视觉定位方法对两台飞行器进行定位。
5.根据权利要求1所述的地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:所述激光标线发生器竖直向下投射激光。
6.根据权利要求1所述的地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:所述经纬度采集仪将当前激光标线所在地面的经纬度发送给扫描采集同步控制器,所述扫描采集同步控制器根据获得的当前激光标线所在地面经纬度并基于预设的横向间隔和纵向间隔控制激光标线图像采集装置采集激光标线图像。
7.根据权利要求6所述的地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:所述横向间隔和纵向间隔相等。
8.根据权力要求1至7任意一条所述的地面高程三维激光扫描仪,其特征在于:还包括基准水平面,所述地面的三维高程数据以基准水平面为坐标基准。
9.一种地面高程三维激光扫描方法,其特征在于:利用两台飞行器,其中一台搭载激光标线发生器,另一台搭载激光标线图像采集装置;
在飞行过程中:
利用飞行姿态控制器控制飞行器的飞行姿态,并保持沿扫描方向一前一后同步飞行,且两台飞行器在扫描方向上的间距与飞行高度相当;
所述激光标线发生器向待测地面投射激光,形成垂直于扫描方向的激光标线;
所述激光标线图像采集装置根据预设的横向间隔和纵向间隔采集激光标线图像,采集过程中激光标线图像采集装置、激光标线发生器和待测地面保持三角测距位置关系;
利用定位器对两台飞行器进行视觉定位,并获得飞行器的飞行高度以及前进距离;
利用飞行姿态控制器控制两台飞行器的飞行姿态;
利用扫描采集同步控制器向激光标线图像采集装置发送图像采集控制信号用于激光标线图像的采集,并将采集得到的激光标线图像发送给激光标线图像处理器;
利用经纬度采集仪实时采集当前激光标线所在地面的经纬度并将采集结果发送给激光标线图像处理器;
利用激光标线图像处理器根据激光标线图像以及对应的激光标线所在地面的经纬度,获得对应地面的三维高程数据。
10.根据权利要求9所述的一种地面高程三维激光扫描方法,其特征在于:利用经纬度采集仪将当前激光标线所在地面的经纬度发送给扫描采集同步控制器,所述扫描采集同步控制器根据获得的当前激光标线所在地面经纬度并基于预设的横向间隔和纵向间隔控制激光标线图像采集装置采集激光标线图像。