[發明專利]一種基于潮汐模型與攝影測量技術的海灘監測方法

在審

• 申請號: 202011176965.8
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112444234A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 匡翠萍;夏子龍;武云龍;鄭宇華;韓雪健
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C11/08;G06N3/04;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/13
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本發明涉及一種基于潮汐模型與攝影測量技術的海灘監測方法，該方法包括如下步驟：S1、布置拍攝海灘圖片的拍攝終端，對拍攝終端進行標定獲取用于像點與相應的地面點進行坐標轉換的共線方程；S2、拍攝終端拍攝海灘圖片，對海灘圖片進行水邊線提取得到水邊線的像素坐標；S3、建立當前海灘所在海域的潮汐模型，基于潮汐模型獲取S2中水邊線對應的高程，基于水邊線的高程利用共線方程將水邊線的像素坐標轉換成實地坐標；S4、基于多時相水邊線的實地坐標生成海灘數字高程模型。與現有技術相比，本發明實現了海灘高精度無人化動態監測，準確性高。

技術領域

本發明涉及海灘測繪技術領域，尤其是涉及一種基于潮汐模型與攝影測量技術的海灘監測方法。

背景技術

海灘生態環境復雜多樣，且受到較大的物理和化學因素的交替影響，形成的海灘生態系統也較復雜，具有重要的資源、生態和環境價值，海灘生態環境關系到人類生存和海洋資源的可持續發展，海灘形態演化研究更是關系到海灘生態系統長期可持續性和相關海防問題的關鍵科學問題之一。

傳統的海灘數字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)測繪方法主要為野外定時定點測量。此類測量方法方法勞動強度大、工作周期長、效率低下，難以實現海岸帶的動態監測，且受地理環境及天氣等條件的限制，部分調查區域難以到達，測繪難度大。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于潮汐模型與攝影測量技術的海灘監測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于潮汐模型與攝影測量技術的海灘監測方法，該方法包括如下步驟：

S1、布置拍攝海灘圖片的拍攝終端，對拍攝終端進行標定獲取用于像點與相應的地面點進行坐標轉換的共線方程；

S2、拍攝終端拍攝海灘圖片，對海灘圖片進行水邊線提取得到水邊線的像素坐標；

S3、建立當前海灘所在海域的潮汐模型，基于潮汐模型獲取S2中水邊線對應的高程，基于水邊線的高程利用共線方程將水邊線的像素坐標轉換成實地坐標；

S4、基于多時相水邊線的實地坐標生成海灘數字高程模型。

優選地，所述的拍攝終端包括攝像機。

優選地，所述的拍攝終端設置多個，多個拍攝終端分別以不同的角度監測海灘，每個拍攝終端拍攝范圍為部分海灘區域，多個拍攝終端的整體拍攝范圍覆蓋全部海灘區域。

優選地，步驟S1中分別對每個拍攝終端進行標定，確定其對應的共線方程，具體標定過程為：

選取各拍攝終端拍攝范圍內的地面控制點，所述的地面控制點至少設置3個，獲取各地面控制點在圖片中像點的像素坐標以及對應的地面坐標；

將地面控制點的像素坐標和地面坐標帶入共線方程求解得到外方位元素，所述的共線方程為：

其中，(x，y)為像點的像素坐標，(X，Y，Z)像點對應的地面點的實地坐標，(X_S，Y_S，Z_S)為拍攝終端的實地坐標，f為拍攝終端主距，a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃、c₁、c₂、c₃為外方位元素。

優選地，所述的各拍攝終端拍攝范圍內的地面控制點設置6個，采用最小二乘法平差計算求解得到外方位元素，完成各拍攝終端的標定，獲取對應的共線方程。