[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用無(wú)人機(jī)追蹤水邊線(xiàn)的灘涂地形測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910098509.7
• 申請(qǐng)日: 2019-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109737921B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡健波;彭士濤;龔聲勝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01C7/04
• 分類(lèi)號(hào): G01C7/04
• 代理公司: 天津才智專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢(mèng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用無(wú)人機(jī)追蹤水邊線(xiàn)的灘涂地形測(cè)量方法，步驟包括：S1、無(wú)人機(jī)在一次趕潮期間多次追蹤水邊線(xiàn)壓線(xiàn)飛行，得到M條與追蹤時(shí)段的水邊線(xiàn)一致航跡；S2、與此同時(shí)沿海岸線(xiàn)的一端或兩端，測(cè)量一條或兩條垂直于海岸線(xiàn)的剖線(xiàn)的高程；S3、確定每條航跡與剖線(xiàn)之間的交點(diǎn)并提取交點(diǎn)處的時(shí)間、經(jīng)、緯度位置和高程信息；S4、將每條航跡以間間隔等分為N段，計(jì)算出N+1個(gè)節(jié)點(diǎn)的高程h_x；S5、基于全部節(jié)點(diǎn)，利用空間插值算法生成柵格地形圖，提取地形等高線(xiàn)；該灘涂地形測(cè)量方法利用水邊線(xiàn)是天然等高線(xiàn)的事實(shí)對(duì)灘涂地形的測(cè)量，克服了潮汐干擾且簡(jiǎn)單、安全，滿(mǎn)足小區(qū)域、大比例尺的灘涂地形測(cè)量需要，測(cè)量結(jié)果精確度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及灘涂地形測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用無(wú)人機(jī)追蹤水邊線(xiàn)的灘涂地形測(cè)量方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的地形測(cè)量手段大致可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是陸地地形測(cè)量手段，多采用基于無(wú)線(xiàn)電波的全站儀、RTK、激光掃描儀、量測(cè)相機(jī)等，搭載在飛機(jī)或者車(chē)輛上并結(jié)合先進(jìn)的定位和慣導(dǎo)傳感器，還可以實(shí)現(xiàn)快速的移動(dòng)測(cè)量。另一類(lèi)是水下地形測(cè)量手段，多采用基于聲波原理的聲納技術(shù)，搭載在船上并結(jié)合先進(jìn)的定位和慣導(dǎo)傳感器，還可以實(shí)現(xiàn)快速的走航測(cè)量。潮間帶是水陸交界帶，一半時(shí)間是陸地、一半時(shí)間是海洋的。在低潮時(shí)可徒步測(cè)高或者乘坐氣墊船測(cè)高，或者在高潮時(shí)乘船測(cè)深。但是，無(wú)論哪種方式，潮汐是一個(gè)外在的干擾因素，導(dǎo)致測(cè)量工作十分被動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間破碎化嚴(yán)重，效率低下。尤其是地勢(shì)相對(duì)平坦，動(dòng)輒數(shù)公里寬的灘涂。不僅僅是效率低下的問(wèn)題，還存在徒步測(cè)高或者乘坐氣墊船側(cè)高可能會(huì)遭遇的灘陷、溝槽、通行困難的安全風(fēng)險(xiǎn)，乘船側(cè)深可能會(huì)遭遇的吃水不足擱淺的安全風(fēng)險(xiǎn)。

目前，基于水邊線(xiàn)的灘涂地形測(cè)量方法的研究成果頗豐，其原理是將水邊線(xiàn)作為天然的等高線(xiàn)，利用衛(wèi)星影像識(shí)別水邊線(xiàn)，并結(jié)合已知的、實(shí)時(shí)的潮高數(shù)據(jù)，勾繪出大面積灘涂的小比例尺地形圖，能夠滿(mǎn)足海洋水動(dòng)力模擬等對(duì)地形精度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合的需求。但是，這種基于衛(wèi)星影像的水邊線(xiàn)追蹤方法無(wú)法滿(mǎn)足小區(qū)域、大比例尺的灘涂地形測(cè)量需要，主要原因是衛(wèi)星影像的分辨率不足，而且衛(wèi)星影像存在重訪周期長(zhǎng)以及云霧遮擋等問(wèn)題。隨著無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的成熟和普及，無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了衛(wèi)星的缺陷，可以隨時(shí)隨地追蹤水邊線(xiàn)，滿(mǎn)足小區(qū)域、大比例尺的灘涂地形測(cè)量需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小區(qū)域、大比例尺的灘涂地形快速測(cè)量需要的利用無(wú)人機(jī)追蹤水邊線(xiàn)的灘涂地形測(cè)量方法。

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種利用無(wú)人機(jī)追蹤水邊線(xiàn)的灘涂地形測(cè)量方法，步驟如下：

S1、在一次漲潮或者退潮的時(shí)間段內(nèi)，無(wú)人機(jī)多次追蹤水邊線(xiàn)壓線(xiàn)飛行，得到M條與追蹤時(shí)段的水邊線(xiàn)一致航跡；

S2、在實(shí)施步驟S1的同時(shí)，如圖2所示，在所測(cè)量的灘涂區(qū)域沿海岸線(xiàn)的一端或兩端，測(cè)量一條或兩條垂直于海岸線(xiàn)的剖線(xiàn)的高程；

S3、如圖3所示，確定每條航跡與剖線(xiàn)之間的兩個(gè)交點(diǎn)A和交點(diǎn)B；根據(jù)步驟S1得到的航跡數(shù)據(jù)提取交點(diǎn)A的時(shí)間及經(jīng)、緯度位置信息(t_a、long_a、lat_a)和交點(diǎn)B的時(shí)間及經(jīng)、緯度位置信息(t_b、long_b、lat_b)，進(jìn)而根據(jù)步驟S2得到的高程信息提取交點(diǎn)A和交點(diǎn)B處的高程h_a和h_b，將交點(diǎn)A和交點(diǎn)B擴(kuò)充為包含有時(shí)間、經(jīng)、緯度位置和高程的三維化信息點(diǎn)，即交點(diǎn)A(t_a、long_a、lat_a、h_a)和交點(diǎn)B(t_b、long_b、lat_b、h_b)；