[發明專利]基于雙介質攝影技術的水下物點坐標確定方法和裝置

有效

• 申請號: 201610086153.1
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105716581B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 李英成;周高偉;薛艷麗;范鳳云;白潔
• 申請（專利權）人: 中測新圖（北京）遙感技術有限責任公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王術蘭

本發明提供了基于雙介質攝影技術的水下物點坐標確定方法和裝置，涉及雙介質攝影領域。本發明提供的基于雙介質攝影技術的水下物點坐標確定方法，采用水邊線點的潮汐瞬時水位對入射點的瞬時水位值進行了優化，使得最終得到的目標物點的三維坐標更為精準，具體的，其先使用水邊線點對應的潮汐瞬時水位對格網點的瞬時水位值進行了優化，并進一步使用優化后的格網點瞬時水位，采用加權平均的方式計算出了入射點的瞬時水位值，最終使用入射點瞬時水位值和預先獲取的入射點所在光線的入射角計算目標物點的三維坐標。由于水邊線點的數值是相對準確的，因此，通過修正和加權平均的方式，最終所求得的目標物點的三維坐標的精度也相對提高。

技術領域

本發明涉及雙介質攝影領域，具體而言，涉及基于雙介質攝影技術的水下物點坐標確定方法和裝置。

背景技術

航空攝影(aerial photography)，又稱航拍，是指在飛機或其他航空飛行器上利用航空攝影機攝取地面景物像片的技術。按像片傾斜角分類(像片傾斜角是航空攝影機主光軸與通過透鏡中心的地面鉛垂線(主垂線)間的夾角)，可將攝影方式分為垂直攝影和傾斜攝影。

從攝影介質的角度來看，航空攝影中主要分為兩大類，一類是對地面上的景物進行拍攝的單介質攝影，另一類是對水中景物進行拍攝的雙介質攝影。

雙介質攝影是被攝物體與攝影機處于不同介質中的攝影測量方法。雙介質攝影測量的成像光線必定穿過兩個不同的介質(如空氣和水)，這就使攝影測量處理時需要考慮或像光線在介質分界處的折光問題。當攝影機置于空中向水中攝影，水面就是兩介質的分界面；若用攝影機在水下攝影，則攝影機物鏡的主平面就是兩介質的分界面。雙介質攝影測量多用于測繪海底地形和研究水中物體。基于雙介質攝影，可以利用被攝目標在兩種不同介質中的幾何關系來確定水下物點三維位置坐標。

隨著遙感技術的發展，利用海水可見光遙感反射率、高光譜遙感輻射亮度進行水深測量的衛星遙感技術逐步發展成熟，但這種技術只能在水色清澈的海域進行，同時，高分辨率航空遙感影像在遠離大陸的海域獲取困難，在數據處理時跨海高程傳遞方面存在困難。在雙介質攝影測量方面，相關研究僅推導出了雙介質攝影測量的相對定向和絕對定向的基本公式，采用模擬數據進行實驗，沒有實際數據進行驗證，其基本公式的可靠性也就難以確定。我國海域島礁具有水下礁盤面積大的特點，其露出水面部分面積遠小于水下礁盤面積，海礁測繪的難題就是解決礁盤水下礁盤地形測繪的技術。傳統的船基水深測量，受島礁遠離大陸難以到達、敏感海區無法靠近、島礁近岸水深較淺船舶易擱淺等因素影響，難以實施；對于通用航空激光測深技術，測量裝備昂貴，受敏感海區空域限制、遠離大陸海域受飛行平臺續航能力限制，難以實施。

目前，美國海洋測量局于20世紀90年代就開始了近岸、海島礁、淺灘等周邊海域的航空攝影水下地形探測和水深測量工作，在當時的航空攝影技術和成像條件下，淺海水深測量深度可達到5.5m，透明水域能達到20m。

國內外水下地形測量測量技術主要包括船載RTK GPS+多波束數字測深技術、機載激光測深技術和遙感水深反演測深技術。但現有技術中針對遠離大陸的島礁水下地形測量具有一定的缺點。

1，船載RTK GPS+多波束數字測深技術

該技術通過發射一束波束，接收多個窄的波束來形成多波束測深信號，從而獲知水下地形的信息。它具有測深點多、測量方式靈活、測量精度高等優點。多波束系統與雙頻接收機結合可提高坐標定位和水下測深的效率和精度，RTK多波束測深系統是發展較為成熟的系統，最大測深為200-12000米，測深精度一般可以達到毫米級，但是多波束數字測深儀要借助于載體船，就遠海礁盤測量應用而言，遠離大陸礁盤難以到達，敏感海域無法靠近，也就無法實施。

2，機載激光測深技術