[發明專利]一種多傳感器堰塞湖區一體化三維模型快速構建方法

有效

• 申請號: 202010050466.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111311747B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 孫黎明;魏迎奇;吳帥峰;嚴俊;肖建章;梁向前
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種多傳感器堰塞湖區一體化三維模型快速構建方法，可以更好的適應堰塞湖搶險救災的三維建模需求，根據獲取的多源異構數據快速構建精細化的三維模型，并利用自適應包圍盒細分方法實現兩個模型之間的快速一體化無縫融合，可以解決異構模型之間的快速精確融合難題，提升精度，減少時間，比較適應堰塞湖的搶險救災的要求。

技術領域

本發明涉及地理信息技術領域，具體涉及一種多傳感器堰塞湖區一體化三維模型快速構建方法。

背景技術

在堰塞湖搶險救災的大型工程中，需要事先對堰塞湖區進行測繪作業。由于堰塞湖區的特殊地理環境，往往要求測繪儀器具有適應惡劣的交通條件和快速遠距離測量的能力。在此限制下，現有的堰塞湖測量儀器依然包括無人機、三維激光掃描、LiDAR、衛星等多個選項，而不同數據各自構建的模型互相獨立，融合存在諸多技術難題。因而，如何從上述多種測量儀器攝取的數據中快速構建一體化的精確堰塞湖三維模型，卻缺少成熟的解決方案。

堰塞湖區的三維模型應該包含滑坡體、堰塞體、水底地形、地表和水面構成。其中包含了隨滑坡發生前后動態變化的滑坡體、堰塞體和水面，靜態的水下地形和地表。為了構建高精度的堰塞湖模型，為搶險救災提供精確的可視化模型和數值分析計算模型，根據不同位置的特征和各種測量工具的特長，采用的數據獲取方式不同，通常無人機傾斜攝影、LiDAR、RTK、多波束測深等方式結合完成，數據結構模型不同，采用的構建方法不同，精度也不同，同時構建的模型的邊界無法完全吻合，模型之間很難完全融合，這也正是構建具有精確可視化特征的一體化三維模型的難點所在。

國內外正在研究的堰塞湖區三維模型構建方法主要包括兩種，一種是采用手動軟件進行求交計算匹配的方法，修改一個模型的相交部分，保證兩個模型之間的面是重疊的，中間沒有縫隙，這樣手動修改的工作量大，而且完全依賴其他商業軟件；另外一種方法是根據測量的邊界，然后修改兩個模型，保證兩個模型的邊界都能無縫貼合，這種方法手動工作量大，還需要現場工作的配合，應用場景狹窄，不能滿足堰塞湖場景下的快速，高精度計算模型的需求。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種多傳感器堰塞湖區一體化三維模型快速構建方法解決了國內外現有研究方案中無法對多種傳感探測設備攝取的堰塞湖區信息進行快速準確的一體化三維建模的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種多傳感器堰塞湖區一體化三維模型快速構建方法，包括以下步驟：

S1、通過多傳感器探測設備對堰塞湖區進行探測，得到多源異構數據；

S2、通過數字格式轉換軟件，對多源異構數據進行格式轉換，得到僅包含數字正射影像DOM圖格式和數字高程模型DEM數據格式的預處理多源數據；

S3、根據預處理多源數據，采用Delaunay三角網剖分算法，構建不規則三角網TIN模型；

S4、將不規則三角網TIN模型進行融合，得到堰塞湖區一體化三維模型。

進一步地，步驟S1中的多源異構數據包括：滑坡殘留體的點云和影像數據，堰塞體、滑坡體和地表的數字正射影像DOM圖，堰塞體、滑坡體和地表的數字正射影像DEM圖，地表點云數據和水底地形點云數據。

進一步地，所述步驟S1包括以下步驟：

S11、通過三維激光掃描儀掃描滑坡殘留體，得到滑坡殘留體的點云和影像數據；

S12、采用無人機傾斜攝影技術，通過無人機拍攝堰塞體、滑坡體和地表，得到堰塞體、滑坡體和地表的數字正射影像DOM圖和DEM圖；

S13、采用無人機傾斜攝影技術或機載激光雷達LiDAR掃描技術，通過無人機探測地表，得到地表點云數據；

S14、采用無人船多波速測探技術，通過無人船探測堰塞湖區水底地形，得到水底地形點云數據。