[發(fā)明專利]河口航道地形演變可視化方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211222306.2
• 申請(qǐng)日: 2022-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN115292970A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林偉;薛揚(yáng);吳麗華;史譽(yù)州;朱亮;房世龍;張家瑞;沈毓婷;王天宇;姚佳敏;龔于翔;彭文君;朱信宇;夏涵斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06T17/20
• 代理公司: 深圳天融專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44628
• 代理人: 張莉

本發(fā)明公開了河口航道地形演變可視化方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：通過采集端采集水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)，采集端基于無(wú)線信號(hào)將水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器端；服務(wù)器端接收水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)，基于水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)對(duì)河口航道進(jìn)行三維可視化建模；結(jié)合水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)在模型上演變分析河口航道地形。本發(fā)明通過采集影響河口航道地形變化因素的數(shù)據(jù)，對(duì)河口航道進(jìn)行三維可視化建模，并在建模后，根據(jù)影響因素設(shè)置預(yù)警閾值，當(dāng)采集端采集數(shù)值超過預(yù)警閾值時(shí)，可及時(shí)向航船發(fā)出預(yù)警提示，不僅對(duì)河口航道地形的演變具有一定的推算作用，而且還能實(shí)時(shí)判斷河口航道的通行狀況，保證航船的安全通行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及河口地形演變技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及河口航道地形演變可視化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

河口航道地形變化分析在航道養(yǎng)護(hù)、航道整治、航道疏浚等工程領(lǐng)域具有重要作用，跟蹤河口航道地形的變化規(guī)律，是航道養(yǎng)護(hù)、航標(biāo)配布的基礎(chǔ)手段，深入分析多年來(lái)河口航道地形的演變趨勢(shì)，是評(píng)價(jià)航道整治工程效果的重要依據(jù)。

傳統(tǒng)的河口航道地形變化分析一般由專業(yè)的科研或設(shè)計(jì)單位開展實(shí)施，需要專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件和專業(yè)人員，傳統(tǒng)河口航道地形變化分析方法首先需要收集用于分析的原始河口航道地形以及河口航道水深資料，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)預(yù)處理，包括格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及有效水深點(diǎn)信息提取等；其次，在離散水深點(diǎn)基礎(chǔ)上，手動(dòng)構(gòu)建統(tǒng)一規(guī)格的河口航道地形表達(dá)模型用于后續(xù)對(duì)比，采用的軟件包括AutoCAD，Surfer或ArcMap等；基于統(tǒng)一的地形表達(dá)模型，手動(dòng)處理計(jì)算得到?jīng)_淤分析圖等專題產(chǎn)品；最后加入專題圖要素，進(jìn)行專題圖整飾輸出。

現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：現(xiàn)有河口航道地形演變主要是有科研人員現(xiàn)場(chǎng)采集河流信息和地貌信息，采集周期長(zhǎng)，且數(shù)據(jù)的采集存在一定誤差，且科研人員僅是通過采集數(shù)據(jù)對(duì)河口航道地形建模，以展示當(dāng)前河口航道地形信息，但是在航船通行過程中，不能有效基于河口航道地形變化狀況對(duì)航船做出預(yù)警，不能有效保障航船的安全通行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供河口航道地形演變可視化方法及系統(tǒng)，以解決背景技術(shù)中不足。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：河口航道地形演變可視化方法，所述方法包括以下步驟：

S1：通過采集端采集水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)，采集端基于無(wú)線信號(hào)將水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器端；

S2：服務(wù)器端接收水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)，基于水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)對(duì)河口航道進(jìn)行三維可視化建模；

S2.1：結(jié)合水流量數(shù)據(jù)與地貌數(shù)據(jù)在模型上演變分析河口航道地形，設(shè)置水流量預(yù)警閾值與地貌預(yù)警閾值；

S2.2：采集端采集的水流量數(shù)值超過水流量預(yù)警閾值或地貌數(shù)值超過地貌預(yù)警閾值時(shí)，服務(wù)器端向航船發(fā)出預(yù)警提示。

優(yōu)選的，步驟S2中，基于地貌對(duì)河流設(shè)置一個(gè)預(yù)警值M，預(yù)警值M用于預(yù)警河流水流量，當(dāng)河流水流量數(shù)值超過預(yù)警值M時(shí)，預(yù)警河流對(duì)河床產(chǎn)生影響，服務(wù)器端向航船發(fā)出一個(gè)通行存在不穩(wěn)定因素信號(hào)。

優(yōu)選的，步驟S2中，基于河流對(duì)地貌設(shè)置一個(gè)預(yù)警值N，預(yù)警值N用于預(yù)警地貌塌陷，當(dāng)?shù)孛菜輸?shù)值超過預(yù)警值N時(shí)，河流灌入塌陷空洞中寬度減小，且河道未塌陷區(qū)域水位下降，服務(wù)器端向航船發(fā)出一個(gè)通行存在不穩(wěn)定因素信號(hào)。

優(yōu)選的，獲取當(dāng)前河口航道水流量數(shù)值與帶有空洞地貌中空洞的承載閾值，并分別將水流量數(shù)值與空洞承載閾值分別標(biāo)定為和，并進(jìn)行歸一化分析，河床承載系數(shù)計(jì)算公式為：

式中，和分別為河口航道水流量數(shù)值和空洞承載閾值的誤差因子系數(shù)，且。

優(yōu)選的，所述服務(wù)器端對(duì)河口航道基于細(xì)節(jié)增量模型的漸進(jìn)式表達(dá)方法建模，通過漸進(jìn)式化簡(jiǎn)原始復(fù)雜地形網(wǎng)格獲取增量信息，并在進(jìn)行可視化表達(dá)時(shí)，借助增量信息重新構(gòu)建需求比例尺地形模型，計(jì)算公式為：

（1）