开展;
[0028](3)本发明方法使用三维GIS系统的三维空间分析功能的天际线工具生成天际线,根据天际线和导入的地形数据提取天际线各点的高度,进行几何运算,生成遮蔽角数据,再根据遮蔽角数据和雷达参数生成雷达地遮蔽角图和雷达平面探测范围图。使用三维GIS系统的视线分析工具,生成观察点上某方向上的可视线,再根据可视线和导入的地形数据提取可视线各点的高度,生成断面图,进行雷达反射区的起伏度分析,得出量化的起伏度数据。这种数据分析方式,一方面提高了阵地勘测的速度和自动化程度,使自动化分析的品质大大提高;另一方面通过精细化的分析为雷达后续参数调优提供了数据支撑;
[0029](4)本发明方法采用举升平台模拟雷达天线中心高度,降低了扫描仪扫描有效区内近端与远端的点云密度差值,可以获得高质量的全局点云密度,还可以避免地表植被和杂物的遮挡,增加单站的测量距离,减少测量站的数量;
[0030](5)本发明方法将RTK移动站I与扫描仪采用结构件同轴固定,将RTK移动站2与标靶采用结构件同轴固定,通过测量计算,求出扫描仪的x、Y、z三轴交点在大地坐标系的坐标值,求出标靶圆心的大地坐标值,避免了在测量现场用皮尺,铅垂等二次测量、重复架设的工作,减少了人为读测量值而造成的误差,实现了快速高精度的架设测量设备。
【附图说明】
[0031 ]图1为本发明方法的流程框图;
[0032]图2为本发明采用三维激光扫描仪进行阵地测量的位置关系示意图;
[0033]图3为本发明雷达阵地遮蔽角示意图。
【具体实施方式】
[0034]本发明采用三维激光扫描仪进行阵地地形的数据采集。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术,是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法,具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据,它通过高速激光扫描测量的方法,大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据,可以快速、大量的采集空间点位信息,因此可以用于获取高精度高分辨率的数字模型。本发明中采用的三维激光扫描仪扫描半径1000米以上(20%的反射率),对于一个四平方公里的待测量地形大约需要扫描4到8站即可以完成整个地形的数据扫描采集工作,单站架设扫描时间按0.5小时完成,每站之间的移站时间0.3小时完成,测量整个地形6.4小时内完成。地形数据采集的效率是传统手段的30倍,且数据精度更高,达到5cm。
[0035]本发明采用三维激光扫描仪和便携式举升平台,配套使用RTK(Real-timekinematic实时动态控制系统)、标靶等辅助设备,能够快速、精确的获取阵地三维点云数据,经数据处理后生成高精度三维高程地形模型。在此基础上,使用三维GIS系统的三维空间分析功能的天际线工具生成天际线,然后根据天际线和导入的地形数据提取天际线各点的高度,进行几何运算,生成遮蔽角数据,根据遮蔽角数据和雷达参数生成雷达地遮蔽角图和雷达平面探测范围图。使用三维GIS系统的视线分析工具,生成观察点上某方向上的可视线,根据可视线和导入的地形数据提取可视线各点的高度,生成断面图,进行雷达反射区的起伏度分析,得出量化的起伏度数据。通过上述的数据分析,在预选阵地间进行效能对比分析,优选出最佳的雷达阵地架设位置。
[0036]如图1所示,为本发明方法的流程框图,主要步骤如下:
[0037]1、初选阵地架设区域
[0038]首先,通过GIS系统使用公开的SRTM(V2)数据(美国太空总署NASA和国防部国家测绘局NIMA以及德国与意大利航天机构共同协作完成),进行阵地架设区域初选。根据任务设定的主要观测方向和目标距离,结合雷达的基本效能参数(包括探测距离、盲区、架设高度、发射功率、工作频率等),划定雷达可架设的区域范围,根据行政区划分,进一步划分区块。根据已知雷达参数,计算得出阵地的接收条件要求,逐个区块进行遮蔽分析和起伏度分析,初步选择出符合雷达架设要求的区域。
[0039]计算阵地周围的遮蔽角Θ,即0 = tan—Ud1-lO/d],
[0040]式中,ch为遮蔽物高度,h为雷达中心高度,d为雷达架设站点和遮蔽物的水平距离。
[0041 ] 计算反射面允许起伏度Ah,即Ah = Ads/32h
[0042]式中,λ为雷达工作波长,ds为雷达架设站点和起伏地物的水平距离。
[0043]2、确定m个预选阵地
[0044]从上述步骤I选定的区块中,按照阵地选址规范要求,根据对选址区块内的地物、地貌、植被、水源、电源、通讯线路、道路、桥梁、等高线等,判断阵地修建工程的可用性和难易程度,进行排序,选取出适合作为阵地的m个预选阵地,m为正整数,通常取2到4即可。
[0045]3、针对步骤2确定的m个预选阵地,逐个分别执行以下相同的实地勘测流程,获取m个阵地的实测高精度地形数据。
[0046](31)在预选阵地中部、无遮挡的地域架设RTK主站。RTK主站的架设点选择原则是根据其工作范围来确定,其架设点与RTK移动站的距离不能超出其工作范围,RTK主站架设应避免周围有遮挡信号接收和发射的障碍物,尽量选择高点为架设点。
[0047](32)在预测雷达架设点架设举升平台,安装三维激光扫描仪,同时将RTK移动站I与三维激光扫描仪采用结构件同轴固定,通过结构件精度保证RTK移动站I与三维激光扫描仪的相对位置固定,通过手摇等方式将举升平台升高至三维激光扫描仪不被遮挡、不影响测量范围的高度。在三维激光扫描仪的测量范围内架设标靶,同时将RTK移动站2与标靶采用同轴结构件固定,通过结构件精度保证RTK移动站2与标靶圆心相对位置固定,具体架设关系如图2所示。
[0048]RTK移动站I用于测出该扫描位置上的扫描仪的X、Y、Z三轴交点在大地坐标系的坐标值,RTK移动站2用于测出标靶圆心的大地坐标值,这样两点定向,可以求得扫描仪坐标系与大地坐标系夹角,RTK移动站I与RTK移动站2之间的距离为定向精度的基线,距离越大,精度越高。
[0049](33)采用RTK移动站I和RTK主站通信,测量出三维激光扫描仪的X、Y、Z三轴交点在大地坐标系的坐标值并记录。采用RTK移动站2和RTK主站通信,测量出标靶圆心的大地坐标值并记录。
[0050](34)遥控三维激光扫描仪(设定扫描精度)开始扫描,完成以三维激光扫描仪为圆心、扫描距离为半径、水平360度、垂直160度的扫描测量。高精度和高分辨率的测量出扫描区域(预选阵地)内所有反射物体的空间坐标、颜色、反射率等数据信息,三维激光扫描仪存储测量信息,至此完成一个预选阵地测量中的单站扫描。
[0051 ] (35)改变RTK移动站I和RTK移动站2的位置,重复步骤(32)?(34),获取K站的扫描数据,直至K站数据的组合覆盖整个预选阵地。K为正整数,对于一个四平方公里的预选阵地地形,K取值约为4到8,可完成扫描测量。
[0052](36)将一个预选阵地的多站扫描的数据导入点云预处理软件(如RiSCAN PR0),对应每站的数据,根据三维激光扫描仪测量的点云数据,计算出每站标靶圆心到三维激光扫描仪的X、Y、z三轴交点的连线与三维激光扫描仪坐标系的三个坐标轴夹角(αχ,Cty,αζ),根据RTK移动站I和RTK移动站2测量值,计算出每站标靶圆心到三维激光扫描仪的X、Y、Z三轴交点的连线与大地坐标系的三个坐标轴夹角(