[0001] 本发明涉及基于位置的管理和跟踪技术领域，尤其涉及一种管线的三维定位方法、装置、无人机及介质。

[0002] 随着生产力的提升，电缆和地下管线系统数量增多且日益复杂。由于外部环境和施工的影响，管线位置难以确定，导致管线维护效率低，易发生外力破坏事故，造成资源损失。

[0003] 现有技术中，往往使用电缆路径探测仪来定位电缆，但这种方法的误差较大。尽管管线通道有时会标记经纬度坐标点，但这些标记的恢复通常需要工作人员使用全站仪进行现场定位分析，不仅效率低下，而且存在误差。此外，全站仪只能确定管线的位置，无法测量深度，且无法直观展示管线通道的全貌。通过AR成像技术进行全息摄影扫描定位，虽然直观，但是操作便利性低、定位效率低且管线定位的可靠性低。

[0023] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0024] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0025] 实施例一

[0026] 图1为本发明实施例一提供的一种管线路径的三维定位方法的流程图，本实施例可适用于实时动态还原管线路径位置及测算管线深度的情况，该方法可以由管线路径的三维定位装置来执行，该管线路径的三维定位装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，并一般可配置于无人机中。如图1所示，该方法包括：

[0027] S110、读取与目标管线的管线路径对应的施工现场定位文件。

[0028] 其中，施工现场定位文件中包括：在目标管线施工完成后，沿管线路径延伸方向所采集的多个采样点的经纬度坐标，以及各采样点相对于标高基准点的相对高程。

[0029] 在本发明实施例中，标高基准点具体可以理解为：已知高程的固定点，通常用来作为测量其他点高程的参照，同时也是无人机的起飞点。标高基准点的高程是已知的，并且在一段时间内被认为是稳定不变的。例如，标高基准点可以选择在以下位置：建筑物的固定部分，如墙角或基座；道路或人行道边的永久性标志，如里程碑或固定的标志桩；在地下管线工程中，可以在管线检查井的井盖或井壁上设置标高基准点，或者，在开阔区域，可以设置专用的标高基准桩或标石，并进行稳固的埋设。

[0030] 在本发明实施例中，相对高程具体可以理解为：管线的测量位置相对于标高基准点的高度。其中，相对高程中管线的测量位置取决于管线的敷设方式。管线的敷设方式是指管线通道进行布置和安装的方法，具体可以为：电缆沟、埋管或顶管等敷设方式。电缆沟是一种地下结构，用于容纳电缆，它通常设有盖板，以便于电缆的敷设和维护。埋管敷设是将管道直接埋设于地下，通常适用于电缆数量较少或地下空间有限的情况。顶管是一种非开挖施工技术，通过在地面设置工作井，使用千斤顶将管道顶入地下。根据管线的敷设方式，管线的测量位置可以具体设置在电缆沟下表面、埋管上表面或顶管上表面，以防止施工时开挖过深导致管线或者电缆沟被破坏。

[0031] 在本发明实施例中，经纬度坐标具体可以理解为：从垂直于管线的俯视视角进行观测，以标定管线在水平面上的横纵坐标位置。管线的经纬度坐标或相对高程具体可以通过地质雷达法、高密度电法、水准仪、陀螺仪或全站仪进行测量。其中，地质雷达法通过使用高频电磁波探测地下结构，当电磁波遇到地下管线时，会产生反射波，通过分析这些反射波的波形，可以推断出管线的位置和深度；高密度电法基于电阻率的差异来探测地下管线，通过观测和分析不同极距的电位差，可以确定目标体的平面位置和深度；水准仪利用提供的水平视线，通过观测竖立在两点之间的水准尺，来测定两点间的高差，然后，可以由已知点的高程推算出未知点的高程；陀螺仪通过测量角速度来确定自身的旋转状态，能够提供准确的方向信息，得到管线的位置与相对高程；全站仪通过精确测量水平角和垂直角，通过瞄准目标点，全站仪的水平角测量功能可以确定管线的平面位置，而垂直角测量则可以确定目标点相对于仪器的视线高度，从而推算出相对高程。

[0032] S120、控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处。

[0033] S130、在飞行至每个位置处时，控制无人机悬停并在悬停位置的正下方进行激光打点，以进行管线路径的实时还原。

[0034] 具体的，在目标管线施工完成后，选定标高基准点，根据管线的具体敷设方式，沿管线路径延伸方向采集多个采样点(例如，采样点的设置间隔可以为5米至10米之间的任一数值)的经纬度坐标和电缆沟下表面、埋管上表面或顶管上表面相对于标高基准点的相对高程，将上述信息以施工现场定位文件的形式导入无人机中，无人机读取其中管线的位置信息并以设定的飞行高度(相对于标高基准点的高度，一般可以设置为5米至10米之间的任一数值)，按照采样顺序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处，在每个对应位置处，无人机悬停并在正下方进行激光打点，指示打点位置处存在管线，并随着无人机的依序飞行以及每次的悬停打点，实时还原管线路径。

[0035] S140、在每次悬停过程中，根据实时测量的无人机相对于地表的距离、飞行高度和当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程，计算出当前位置处的采集点的当前地表深度，并将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处。

[0036] 具体的，在无人机按照采样顺序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处悬停的过程中，除了对管线路径实时还原，无人机还实时测量与地表(指现场情况表面，例如，土方表面或人行道表面)的距离，并根据预设的飞行高度和施工现场定位文件中记录的当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程，在无人机中进行参数分析，计算出当前位置处的采集点的当前地表深度(例如，当前地表深度可以为飞行高度与相对高程的和减去无人机与地表的距离)，并将测算出的当前地表深度通过激光投射至悬停位置正下方的地表处进行展示。

[0037] 本发明实施例的技术方案，首先读取与目标管线的管线路径对应的施工现场定位文件，然后控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处，在飞行至每个位置处时，控制无人机悬停并在悬停位置的正下方进行激光打点，以进行管线路径的实时还原，在每次悬停过程中，根据实时测量的无人机相对于地表的距离、飞行高度和当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程，计算出当前位置处的采集点的当前地表深度，并将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处。利用施工现场定位文件，无人机能够自动精准定位地下管线，减少了管线定位所需的时间和人力成本，提升了定位作业的效率。无人机实时进行位置标记和深度测算，动态地在现场展示管线的路径和深度，提高了管线定位的便捷性和可靠性。

[0038] 进一步的，在本发明实施例中，在控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处之前，还包括：

[0039] 控制无人机在所述标高基准点处进行定高起飞；

[0040] 在每次悬停过程中，根据实时测量的无人机相对于地表的距离、飞行高度和当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程，计算出当前位置处的采集点的当前地表深度，包括：

[0041] 在每次悬停过程中，通过设置于无人机下方的测距模块，实时测量的无人机相对于地表的距离，其中，测距模块的测量方向垂直向下；将无人机当前的飞行高度与当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程进行求和运算，得到求和结果；计算求和结果减去实时测量的无人机相对于地表的距离得到的结果，作为当前位置处的采集点的当前地表深度。

[0042] 具体的，标高基准点也是无人机实现定高飞行的起飞点，无人机由标高基准点起飞并按照预设的相对于标高基准点的高度进行定高飞行。在无人机的正下方配备有测距模块，测距模块的测量方向垂直向下，通过测距模块实现在每次悬停过程中，无人机实时测量相对于地表(指现场情况表面，例如，土方表面或人行道表面)的距离，并在无人机内进行参数分析，通过将无人机当前的飞行高度与当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程进行求和运算，将得到的求和结果减去实时测量的无人机相对于地表的距离，测算得到当前位置处的采集点的当前地表深度。

[0043] 可选的，在本发明实施例中，施工现场定位文件中各采样点相对于标高基准点的相对高程，根据施工现场的全站仪、水准仪以及陀螺仪中至少一个设备采集到的各采样点相对于地表的高程值以及标高基准点相对于地表的高程值求和得到。

[0044] 具体的，根据管线的敷设方式类型，管线各采样点相对于地表的高程值测量方案可以包括：采用全站仪或水准仪对敷设方式为电缆沟或埋管的管线进行测量以及采用陀螺仪对敷设方式为顶管的管线进行测量。其中，各采样点相对于地表的高程值是指各采样点相对于标高基准点处的地表，而非实际现场情况表面(例如，土方上表面或人行道表面)的距离。各采样点的相对高程可以通过将通过全站仪、水准仪以及陀螺仪中至少一个设备采集到的各采样点相对于地表的高程值与标高基准点相对于地表的高程值求和得到，并将该相对高程值保存至施工现场定位文件中，用于无人机对管线的三维定位。

[0045] 可选的，在本发明实施例中，在通过预设的数据采集频率方式确定施工现场定位文件中的各采样点时，管线路径中的接头、分支或者转向位置处的数据采集频率，高于其他路径位置处的数据采集频率。

[0046] 具体的，管线路径中的接头、分支或者转向位置处(例如电缆检修井及管线的敷设方式过渡处)是连接不同管线的关键节点，也是潜在的故障点或外力破坏的高风险区域，通过增加坐标数据采集频率可以确保这些关键点的精确位置信息能够实时更新，有助于实现地下电缆通道的三维可视化，从而在进行电缆维护、故障排查或城市规划时，能够快速准确地定位到这些重要节点，提升对管线的监测精度和管理效率。其中，对于直线型电缆沟或者电缆通道，坐标数据采集可采用较低频次，例如，采样点的设置间隔可以为5米至10米之间的任一数值；对于管线路径中的接头、分支或者转向位置处可增加坐标数据采集频次，例如，采样点的设置间隔可以为1米至3米之间的任一数值。其采集频率可根据现场实际情况确定，本发明实施例不做具体限定。

[0047] 可选的，在本发明实施例中，控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处，包括：

[0048] 通过无人机中设置的实时动态载波相位差分RTK定位系统，控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处。

[0049] 在本发明实施例中，实时动态载波相位差分RTK(Real‑Time Kinematic，实时动态)定位系统具体可以理解为：一种基于全球导航卫星系统，如GPS(Global Positioning System，全球定位系统)和北斗等，结合数据通信技术实现的高精度定位技术。它通过基准站和流动站的协同工作，利用载波相位观测值进行实时动态定位，能够达到厘米级的定位精度。基准站固定在已知坐标的位置上(例如可以设置在高程是已知的，并且在一段时间内被认为是稳定不变的标高基准点，也即无人机起飞点)，接收卫星信号并计算出误差信息，然后通过数据链实时将这些误差信息发送给流动站(指无人机)。流动站接收到基准站的误差信息后，结合自身接收到的卫星信号，通过差分计算得到更高精度的位置信息。

[0050] 具体的，无人机中装载有RTK定位系统，在定高飞行的过程中，实现基准站(标高基准点)接收GPS卫星信号并计算精确位置，然后将观测数据和误差信息通过数据链路实时发送给流动站(无人机)。无人机上的流动站接收机利用这些差分数据计算出自身位置，并通过飞行控制系统根据施工现场定位文件中记录的经纬度坐标按采集顺序依次飞往目标坐标点。

[0051] 可选的，在本发明实施例中，在悬停位置的正下方进行激光打点，包括：

[0052] 通过无人机下方设置的高功率激光模块中的第一激光源，在悬停位置的正下方进行激光打点，其中，高功率激光模块的激光源发射方向为垂直向下；

[0053] 将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处，包括：

[0054] 通过无人机下方设置的高功率激光模块中的第二激光源，将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处。

[0055] 具体的，无人机下方装有高功率激光模块，高功率激光模块中可以配有两个激光源，包括第一激光源和第二激光源，两个激光源的发射方向均为垂直向下。当无人机依序飞行至施工现场定位文件中的经纬度坐标所对应的位置处时，在悬停位置的正下方利用第一激光源垂直向下发射激光进行打点，指示打点位置处存在管线，并随着无人机的依序飞行以及每次的悬停打点；在悬停位置的正下方进行激光打点的同时，通过第二激光源垂直向下发射激光将测算出的当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处进行展示，可以同时实现管线路径的实时还原以及对测算出的管线实际深度进行展示。

[0056] 进一步的，在本发明实施例中，一种管线路径的三维定位方法，还包括：

[0057] 每当接收到地面打点标记人员发送的飞行速度或者悬停时间调整指令时，对无人机当前的飞行速度或者在每个待飞行的位置点处的悬停时间进行调整。

[0058] 具体的，在无人机依序飞行至施工现场定位文件中的经纬度坐标所对应的位置处并且通过高功率激光模块进行激光打点以及投射地表深度时，地面打点标记人员需要随行记录管线的具体经纬度和管线的实际深度。地面打点标记人员可以发送飞行速度或者悬停时间调整指令，对无人机当前的飞行速度或者在每个待飞行的位置点处的悬停时间进行实时调整，便于地面打点标记人员进行记录，提升管线路径的三维定位的效率。

[0059] 实施例二

[0060] 图2为本发明实施例二所适用的一种全路径不同管线敷设方式位置及相对高程测量示意图。如图2所示，分别示出了对于顶管、埋管和电缆沟敷设方式的管线相对高程测算方法。在定位到管线的经纬度坐标后，采用全站仪或水准仪对敷设方式为电缆沟或埋管的管线进行测量，分别得到电缆沟下表面和埋管电缆上表面到标高基准点处地表的距离h1或h2，然后结合已知的标高基准点到地表的距离h，分别通过z＝h1+h或z＝h2+h计算得到各自的相对高程z，也即电缆沟下表面或埋管电缆上表面到标高基准点的距离。在定位到管线的经纬度坐标后，采用陀螺仪对敷设方式为顶管的管线进行测量，得到顶管上表面到标高基准点处地表的距离h3，然后结合已知的标高基准点到地表的距离h，通过z＝h3+h计算得到相对高程z，也即顶管上表面到标高基准点的距离。

[0061] 图3为本发明实施例二所适用的一种全路径高程计算和标记打点工作示意图。如图3所示，分别示出了对于顶管、埋管和电缆沟敷设方式的管线标记打点以及高程计算和展示方法。在装载有RTK无人机从标高基准点以预设的起飞高度hw起飞并定高飞行时，根据导入的施工现场定位文件中记录的多个采样点的经纬度坐标自动依序飞行至目标管线上方并进行悬停，悬停过程中通过测距装置测量无人机与下方地表的距离，例如测量无人机到电缆沟管线地表的距离d1、测量无人机到埋管管线地表的距离d2或测量无人机到顶管管线地表的距离d3。根据施工现场定位文件中记录的采样点对应的相对高程z和已知的起飞高度hw可以分别通过z+hw‑d1、z+hw‑d2或z+hw‑d3计算出电缆沟、埋管或顶管距离地表的实际深度，并通过无人机装有的激光发射仪将测算出的距离地表的实际深度以及管线的实际位置同时投射到地表上，随着无人机的依序飞行、激光打点和对实际深度测算结果的投射，实现了对管线全路径的实时还原以及对实际深度的测算。其中，无人机的飞行速度和悬停时间可以根据现场实际工作需求进行调整，便于现场工作人员进行记录。无人机的打点间距也可进行调整，保证在检修井、敷设方式过渡处以及电缆可能存在接头、分支或转向等关键节点处缩短采样距离，提高采样频次，提高地下电缆通道的监测精度和管理效率。

[0062] 本应用场景中，提供了一种管线三维定位系统及装置，该装置由无人机及RTK定位系统、测距模块，高功率激光模块、经纬度及参数分析系统组成。其中包含RTK定位系统的无人机下方装有垂直向下的测距模块，实现实时测量无人机距下方建筑物、土堆或路面等实物距离。其中，高功率激光模块垂直照射下方土堆或路面等现场实际情况表面，并在表面呈现照射亮斑及对应深度内容，用于路径还原及深度标记。

[0063] 在通过管线三维定位系统及装置对管线定位之前，先对电缆沟、顶管或埋管等管线进行数据收集。包括x和y坐标(相当于前文的经纬度坐标)以及相对高程，其相对高程可选定一标高点，该标高点标高几乎无变化，选作参照点进行高程测量。埋管相对高程从埋管电缆位置(指埋管上表面)进行测算，电缆沟从沟表面(指电缆沟下表面)进行测算，顶管从管的位置(指顶管上表面)进行测算换算。

[0064] 无人机在飞行及悬停过程中，高功率激光模块实时工作，并实时读取前期所测相对高程，结合现场垂直测距模块结果，进行换算得到对应位置电缆距离表面距离，也即实际深度，使得电缆通道位置及实际深度实时图生动直观的显示在电缆管线所在的地表表面(指现场实际情况表面，例如土方上表面或人行道表面)。其中，为便于换算，无人机起飞点定于和前期管线测量时标高基准点标高起飞，并且其直线飞行速度及悬停时长均可调，具体设定值可以根据现场实际情况确定。

[0065] 本应用场景中，具体技术方案可以为：

[0066] S1：在管线路径通道施工完毕之后，首先选定标高基准点，标高基准点选择在管线通道附近的基本不发生标高变化的点，随后运用全站仪及水准仪等定位装置可间隔一定距离进行取点，生成电缆沟及埋管的x和y坐标坐标及相对高程，顶管通道通过陀螺仪数据确定x和y坐标及相对高程。

[0067] S2：在需要进行管线现场定位时，首先将管线前期所采集的x和y坐标及相对高程文件输入无人机系统，随后通过数据读取系统进行读取，无人机及RTK装置按照x和y坐标以及设定高度和设定的速度依序飞行。

[0068] S3：飞行至目标坐标点后悬停并通过垂直激光发射仪发射高功率打点，打点处即为电缆管线路径，同时垂直测距仪实时测算无人机于地表(指现场实际情况表面，例如管线通道覆盖后土堆表面)距离，结合之前相对高程，转换测算即可得管线距当前地表深度，发射仪系统实时打点路径的同时将深度数值成像在地表，用于工作人员现场标记记录。还原管线位置及深度。

[0069] S4：为便于换算，无人机起飞点定于前期管线测量时的标高基准点，即无人机从标高基准点起飞进行定高飞行。

[0070] 本发明提供了一种管线三维定位系统及装置，该系统及装置能在各类不同敷设方式管线的外部环境发生变化之后，通过早期管线定位及相对高程记录形成全路径整体文件，基于无人机RTK装置，结合数据读取系统和垂直测距仪和激光发射仪，实现实时打点、测算并现场动态还原多敷设方式全线管线路径及深度，便于运维人员实时标记，解决了通过全站仪等仪器只可进行打点放样和路径还原，而无法获得管线深度的问题，在较低成本的基础上，提升了工作效率和管线定位的可靠性，为管线的运维及防外破做出贡献。

[0071] 实施例三

[0072] 图4为本发明实施例三提供的一种管线路径的三维定位装置的结构示意图。如图3所示，该装置配置于无人机中，包括：定位文件读取模块410、无人机飞行控制模块420、管线路径还原模块430和地表深度计算模块440。

[0073] 定位文件读取模块410，用于读取与目标管线的管线路径对应的施工现场定位文件；其中，施工现场定位文件中包括：在目标管线施工完成后，沿管线路径延伸方向所采集的多个采样点的经纬度坐标，以及各采样点相对于标高基准点的相对高程。

[0074] 无人机飞行控制模块420，用于控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处。

[0075] 管线路径还原模块430，用于在飞行至每个位置处时，控制无人机悬停并在悬停位置的正下方进行激光打点，以进行管线路径的实时还原。

[0076] 地表深度计算模块440，用于在每次悬停过程中，根据实时测量的无人机相对于地表的距离、飞行高度和当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程，计算出当前位置处的采集点的当前地表深度，并将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处。

[0077] 本发明实施例的技术方案，首先读取与目标管线的管线路径对应的施工现场定位文件，然后控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处，在飞行至每个位置处时，控制无人机悬停并在悬停位置的正下方进行激光打点，以进行管线路径的实时还原，在每次悬停过程中，根据实时测量的无人机相对于地表的距离、飞行高度和当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程，计算出当前位置处的采集点的当前地表深度，并将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处。利用施工现场定位文件，无人机能够自动精准定位地下管线，减少了管线定位所需的时间和人力成本，提升了定位作业的效率。无人机实时进行位置标记和深度测算，动态地在现场展示管线的路径和深度，提高了管线定位的便捷性和可靠性。

[0078] 在本发明实施例中，无人机飞行控制模块420，具体用于：

[0079] 控制无人机在所述标高基准点处进行定高起飞。

[0080] 在本发明实施例中，地表深度计算模块440，具体用于：

[0081] 在每次悬停过程中，通过设置于无人机下方的测距模块，实时测量的无人机相对于地表的距离，其中，测距模块的测量方向垂直向下；将无人机当前的飞行高度与当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程进行求和运算，得到求和结果；计算求和结果减去实时测量的无人机相对于地表的距离得到的结果，作为当前位置处的采集点的当前地表深度。

[0082] 在本发明实施例中，施工现场定位文件中各采样点相对于标高基准点的相对高程，根据施工现场的全站仪、水准仪以及陀螺仪中至少一个设备采集到的各采样点相对于地表的高程值以及标高基准点相对于地表的高程值求和得到。

[0083] 在本发明实施例中，在通过预设的数据采集频率方式确定施工现场定位文件中的各采样点时，管线路径中的接头、分支或者转向位置处的数据采集频率，高于其他路径位置处的数据采集频率。

[0084] 在本发明实施例中，无人机飞行控制模块420，还具体用于：

[0085] 通过无人机中设置的实时动态载波相位差分RTK定位系统，控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处。

[0086] 在本发明实施例中，管线路径还原模块430，具体用于：

[0087] 通过无人机下方设置的高功率激光模块中的第一激光源，在悬停位置的正下方进行激光打点，其中，高功率激光模块的激光源发射方向为垂直向下。

[0088] 在本发明实施例中，地表深度计算模块440，还具体用于：

[0089] 通过无人机下方设置的高功率激光模块中的第二激光源，将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处。

[0090] 在本发明实施例中，还包括指令调整模块，用于每当接收到地面打点标记人员发送的飞行速度或者悬停时间调整指令时，对无人机当前的飞行速度或者在每个待飞行的位置点处的悬停时间进行调整。

[0091] 本发明实施例所提供的管线路径的三维定位装置可执行本发明任意实施例所提供的管线路径的三维定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

[0092] 本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

[0093] 实施例四

[0094] 图5示出了可以用来实施本发明的实施例的无人机10的结构示意图。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

[0095] 如图5所示，无人机10包括至少一个RTK定位系统20，用于实时定位无人机所在位置的经纬度，以及飞行高度；包括至少一个测距模块21，设置于无人机的下方，用于实时测量的无人机相对于地表的距离，其中，测距模块21的测量方向垂直向下；包括至少一个高功率激光模块22，设置于无人机的下方，用于通过第一激光源对正下方激光打点，并通过第二光源投影将实时计算得到的当前地表深度激光投射至至正下方地表处，其中，高功率激光模块22的激光源发射方向为垂直向下。

[0096] 无人机10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储无人机10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

[0097] 无人机10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许无人机10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

[0098] 处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如管线路径的三维定位方法，也即：

[0099] 读取与目标管线的管线路径对应的施工现场定位文件；其中，施工现场定位文件中包括：在目标管线施工完成后，沿管线路径延伸方向所采集的多个采样点的经纬度坐标，以及各采样点相对于标高基准点的相对高程；

[0100] 控制无人机以设定的飞行高度，依序飞行至施工现场定位文件中的每个经纬度坐标所对应的位置处；

[0101] 在飞行至每个位置处时，控制无人机悬停并在悬停位置的正下方进行激光打点，以进行管线路径的实时还原；

[0102] 在每次悬停过程中，根据实时测量的无人机相对于地表的距离、飞行高度和当前位置处的采样点相对于标高基准点的相对高程，计算出当前位置处的采集点的当前地表深度，并将当前地表深度激光投射至悬停位置正下方的地表处。

[0103] 在一些实施例中，管线路径的三维定位方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到无人机10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的管线路径的三维定位方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行管线路径的三维定位方法。

[0104] 本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

[0105] 用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

[0106] 在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD‑ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

[0107] 为了提供与用户的交互，可以在无人机上实施此处描述的系统和技术，该无人机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给无人机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

[0108] 可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

[0109] 计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端‑服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

[0110] 应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

[0111] 上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。