[發明專利]聯合無人機和探地雷達的工程堆棄體量測量方法

有效

• 申請號: 201811194872.0
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109459746B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 王志剛;李建明;許文盛;程冬兵;王一峰;沈盛彧;張平倉;陳蘭;楊賀菲;牛俊
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S13/08
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

1.一種聯合無人機和探地雷達的工程堆棄體量測量方法，其特征在于：通過率定探地雷達在堆棄體中的傳播速率，測定堆棄體下表面高程，通過無人機航拍及控制點位布設獲取堆棄體上表面高程，利用GIS計算堆棄體上下表面高程差即可計算出堆棄體量；

所述測量方法具體包括如下步驟：

步驟一：率定探地雷達電磁波傳播速率：隨機在堆棄體表面選取至少3段已知長度線段，構成至少3條線，通過已知點位之間的距離Z以及脈沖波雙程走時t，通過多次測量取平均值即可計算電磁波在堆棄體中的傳播速率v：

其中X為探地雷達發射天線與接收天線距離；

步驟二：對步驟一得到的電磁波速率v通過查表驗證堆棄體介質類型，確定介質類型后，按照如下公式獲取電磁波在堆棄體介質中的傳播速率v'：

式中：c₀為電磁波在真空中傳播速率，μ為磁導率，ω為電磁波頻率，σ為電導率，ε為介電常數；

步驟三：采用無人機對堆棄體進行全方位航拍，并通過定位儀布設控制點，利用三維模型制作軟件對野外航拍無人機影像進行處理，通過幾何糾正、圖像配準和圖像融合，三維模型制作軟件自動進行三維重建、點云密集匹配、地形建模過程，利用定向坐標構建不規則的三角網，對三角網進行格網間距設置，內插高程點，得到數字正射影像DOM及數字地表模型DSM，通過控制點即可得知堆棄體上表面范圍內各點的高程數據；

步驟四：對步驟三得到的堆棄體航拍影像圖進行解析，確定堆棄體下表面邊界；沿堆棄體表面橫向及豎向布設測線，將堆棄體分割為不同大小的網格；采用探地雷達對不同測點進行堆棄體深度測量，通過電磁波雙程走時t'及步驟二計算得到的電磁波速率v'即可計算出堆棄體不同測點的深度值，結合步驟三上表面高程數據可以得到堆棄體下表面高程數據；

步驟五：將步驟三獲得的堆棄體上表面高程值及步驟四獲得堆棄體下表面高程值輸入ArcGIS軟件中，通過3D Analyst工具構建堆棄體的完整三維模型，計算堆棄體量。

2.如權利要求1所述的聯合無人機和探地雷達的工程堆棄體量測量方法，其特征在于：所述步驟三中使用的定位儀為中海達Qmini A5/A7GPS定位儀。

3.如權利要求1所述的聯合無人機和探地雷達的工程堆棄體量測量方法，其特征在于：所述步驟三中使用的三維模型制作軟件為Agisoft Photoscan Professional軟件。

4.如權利要求1所述的聯合無人機和探地雷達的工程堆棄體量測量方法，其特征在于：所述探地雷達固定在探地雷達推車上，可根據需要將探地雷達進行移動。