本說明書涉及雷達掃描測量技術(shù)及森林樣木數(shù)據(jù)采集、計算、處理，特別涉及一種動態(tài)坐標迭代尋址的森林樣地調(diào)查測量方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、開展森林樣地調(diào)查測量，是我國構(gòu)建林草生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。森林樣地調(diào)查的基礎(chǔ)性測量工作主要包括：樣地定位、樣地周界測量、樣木定位及樹徑測量等。森林樣地一般有方型、矩形和圓形等，我國森林樣地數(shù)量最多的是1畝方型樣地（即：水平投影25.82米×25.82米）。

2、目前森林樣地調(diào)查測量較為傳統(tǒng)，使用的器具主要包括：掌上gps、rtk、羅盤儀、全站儀、測量繩和皮尺等。受不具備通視條件和森林環(huán)境復(fù)雜等因素的影響，在實際的調(diào)查測量作業(yè)中，經(jīng)常涉及砍線測量（砍除遮擋測量的灌木等）和轉(zhuǎn)站測量（一種坡地情況下的轉(zhuǎn)換測量方法）等不可避免的問題；同時，傳統(tǒng)的作業(yè)方式也是導(dǎo)致樣地點位尋址、周界測量、樣木定位等環(huán)節(jié)長期存在成本高、工作強度大、效率低和誤差不可控的主要因素。

3、由于森林樣地區(qū)域的樹木位置是固定的，可將其作為參照物進行位置識別。因此，一種基于激光雷達掃描搭載電子羅盤和穩(wěn)定器，以樣地樹木為參照物建立樣地獨立坐標系并反復(fù)以樹木為位置參考進行動態(tài)坐標迭代尋址的方法，可在樣地調(diào)查測量的點位尋址、周界測量和樣木定位等作業(yè)中，實現(xiàn)高效、精準、快捷的外業(yè)測量，解決行業(yè)長期存在的痛點和難點問題，極大提升外業(yè)工作的智能化信息化水平。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種動態(tài)坐標迭代尋址的森林樣地調(diào)查測量方法和系統(tǒng)解決了森林樣地調(diào)查作業(yè)中難以準確高效完成的問題。

2、為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種動態(tài)坐標迭代尋址的森林樣地調(diào)查測量方法，包括：

3、s1：基于森林樣地的基點，確定參照物及對應(yīng)坐標和夾角信息，構(gòu)建森林樣地獨立坐標系；

4、s2：基于所述森林樣地獨立坐標系，將移動測量裝置沿固定路線移動，利用參照物及對應(yīng)坐標和夾角信息，計算移動測量裝置的動態(tài)坐標；

5、s3：利用所述移動測量裝置的動態(tài)坐標，迭代計算樣本樹木的坐標，得到森林樣地樹木坐標測量結(jié)果，完成基于動態(tài)坐標迭代尋址的森林樣地調(diào)查測量。

6、進一步地，所述s1進一步包括：

7、獲取森林樣地各點位的坡度信息；

8、基于所述坡度信息，通過計算，得到水平距離：

9、；

10、利用所述水平距離，將對應(yīng)點位的三維坐標轉(zhuǎn)換為水平坐標，得到修正后的森林樣地獨立坐標系：

11、；

12、其中，表示水平距離，表示該點位相對于水平位置的高度，表示坡度，表示水平橫坐標，表示三維橫坐標，表示水平縱坐標，表示三維縱坐標。

13、進一步地，所述s2包括：

14、將移動測量裝置固定于樣地西南基點且方向指向正北，選取可視范圍內(nèi)的樣木a和樣木b作為參照物；

15、利用移動測量裝置的激光雷達對樣木a和樣木b進行掃描，分別得到樣木a相對于基點的距離、樣木b相對于基點的距離、樣木a相對于正北y軸夾角和樣木b相對于正北y軸夾角；

16、基于所述樣木a和樣木b相對于基點的距離以及相對于正北y軸夾角，進行坐標變換，得到樣木a和樣木b的坐標以及兩樣木之間的距離和夾角：

17、；

18、；

19、；

20、其中，表示樣木a的橫坐標，表示樣木a相對于基點的距離，表示樣木a相對于正北y軸夾角，表示樣木a的縱坐標，表示樣木b的橫坐標，表示樣木b相對于基點的距離，表示樣木b相對于正北y軸夾角，表示樣木b的縱坐標，表示樣木a和樣木b的距離，表示樣木a和樣木b之間的夾角。

21、進一步地，所述s3包括：

22、將移動測量裝置向北移動，利用激光雷達獲取實時測量信息；其中，所述實時測量信息包括移動測量裝置與樣本a和樣木b的距離以及相對于正北y軸夾角；

23、基于所述實時測量信息，通過計算，得到移動測量裝置的動態(tài)坐標：

24、；

25、；

26、其中，表示移動測量裝置的橫坐標，表示樣木a的橫坐標，表示樣木a相對于移動測量裝置的距離，表示樣木a與移動測量裝置的連線相對于正北y軸夾角，表示移動測量裝置的縱坐標，表示樣木a的縱坐標，表示樣木b的橫坐標，表示樣木b相對于移動測量裝置的距離，表示樣木b與移動測量裝置的連線相對于正北y軸夾角，表示樣木b的縱坐標。

27、進一步地，所述移動測量裝置的動態(tài)坐標的驗證過程包括：

28、利用余弦定理對所述移動測量裝置的動態(tài)坐標進行約束驗證，得到移動測量裝置坐標的不確定性約束結(jié)果：

29、；

30、其中，表示樣木a和樣木b相對于移動測量裝置的夾角，表示樣木a和樣木b的距離。

31、進一步地，所述s3包括：

32、基于移動后的移動測量裝置坐標，重新選取樣木c和樣木d作為迭代計算參照物；

33、利用激光雷達，獲取樣木c和樣木d相對于移動測量裝置的實時距離和相對于正北y軸的夾角；

34、利用所述樣木c和樣木d相對于移動測量裝置的實時距離和相對于正北y軸的夾角，通過計算，得到樣木c和樣木d的坐標及兩樣木之間的距離：

35、；

36、；

37、；

38、其中，表示樣木c相對于移動測量裝置的距離，表示樣木c的橫坐標，表示移動測量裝置的橫坐標，表示樣木c的縱坐標，表示移動測量裝置的縱坐標，表示樣木d相對于移動測量裝置的距離，表示樣木d的橫坐標，表示樣木d的縱坐標，表示樣木c和樣木d之間的距離；

39、重復(fù)上述步驟，在森林樣地區(qū)域不斷以樹木為參照物，循環(huán)執(zhí)行以移動測量裝置測量計算樹木坐標和以樹木坐標計算移動測量裝置動態(tài)坐標的流程，直到作業(yè)任務(wù)結(jié)束，得到森林樣地的調(diào)查測量結(jié)果。

40、進一步地，所述樣木c和樣木d的坐標的驗證過程包括：

41、利用余弦定理對樣木c和樣木d的坐標進行約束性驗證，得到樣木c和樣木d的坐標的不確定性約束結(jié)果：

42、；

43、其中，表示樣木c和樣木d相對于移動測量裝置的夾角。

44、一種動態(tài)坐標迭代尋址的森林樣地調(diào)查測量系統(tǒng)，包括：

45、測量模塊，包括激光雷達和電子羅盤，用于獲取移動測量裝置和樣木的位置信息；

46、藍牙通信模塊，用于將測量數(shù)據(jù)發(fā)送到計算模塊；

47、穩(wěn)定模塊，包括穩(wěn)定器、手持部件和支架，用于穩(wěn)定和固定移動測量裝置；

48、供電模塊，用于為測量模塊和藍牙通信模塊提供穩(wěn)定電壓；

49、計算模塊，包括測量計算終端，用于對所述移動測量裝置和參照物的位置信息進行計算，得到森林樣地樹木坐標測量結(jié)果。

50、本發(fā)明的有益效果為：移動測量裝置通過構(gòu)建森林樣地獨立坐標系，將移動測量裝置沿固定路線移動，計算移動測量裝置的動態(tài)坐標，利用所述移動測量裝置的動態(tài)坐標，迭代計算樣本樹木的坐標，得到森林樣地樹木坐標測量結(jié)果。（1）通過以森林樣地區(qū)域內(nèi)的樣木為測量和坐標迭代計算的參照物，利用激光雷達的掃描特性，在移動測量裝置和樣木之間構(gòu)建起了距離及角度的測量與計算關(guān)系，可快速完成樣地獨立坐標系的建立和進行移動測量裝置及樣木的動態(tài)坐標迭代計算，實現(xiàn)移動測量裝置的坐標指引和森林樣地區(qū)域的樹木坐標標記與識別，高效完成森林樣地調(diào)查測量作業(yè)任務(wù)；（2）利用移動測量裝置迭代計算，可極大提升森林樣地調(diào)查測量的數(shù)據(jù)精度和準確率；同時也可極大提高工作效率、降低勞動強度，減少外業(yè)工作攜帶的器具量具等。