[发明专利]一种淤地坝淤积状况调查系统和方法

说明书

本发明涉及一种淤地坝淤积状况调查系统和方法，包括：航拍子系统和处理子系统，航拍子系统包括：搭载摄影装置、激光测距仪、飞行卫星定位器，以及图像和信息实时传输装置的无人机，处理子系统包括：依次连接的图像和信息实时接收装置、数字地形辨别装置、DEM数据求取装置、数字河网分析装置、河道和坝址分析装置、淤地坝走向和长度分析装置。本发明利用航拍的方式构建数字化地形，对淤地坝可能出现的区域进行分析，确定是否有淤地坝，并利用数字化地形对确定有淤地坝的位置进行分析，最终判断出淤地坝的大小和淤积范围。通过航拍可以节省大量人力物力，能够以最低的成本建立数以千计的淤地坝的数字化模型，并能够快速的确定淤地坝的位置等参数。

技术领域

本发明涉及一种淤地坝淤积状况调查系统和方法，是一种水利设施的数字化调查系统和方法。

背景技术

淤地坝是一种重要的水土保持工程措施，在世界范围内均有广泛的应用。据统计，仅在中国的黄河流域2003-2010年就建设了8180座淤地坝。这些淤地坝对河流流域的灌溉、防洪、水土保持、减少河流泥沙等方面做出了重要的贡献。然而，随着淤地坝使用时间的延伸，淤地坝及周围流域情况的不断变化，以及早期淤地坝建设的年代还没有成熟的数字技术，众多淤地坝的数字化信息或没有或残缺不全，难以实现数字化管理。如何补齐这些缺失的淤地坝数字化信息，需要进行缜密的调查，详细的了解各个淤地坝的状态，构建各个淤地坝的数字化模型，实现淤地坝的数字化管理。然而要实现这一详细的调查，现有的方式是采用人工调查的方式，对淤地坝进行现场测量，这需要耗费大量的人力物力。尽管有一些利用数字化地形图DEM进行淤地坝调查的方案，但这些方案都存在这样或那样的缺点，如分析过程复杂，没有充分的利用DEM数据，使用的计算机资源过多，计算成本太大等。由于这些问题的存在，使利用计算机进行淤地坝调查停留在方案上，在实际中应用很少。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种淤地坝淤积状况调查系统和方法。所述的方法利用高、低分辨率的DEM数据，根据河道的走向，快速构建数以千计的淤地坝数字模型，最终建立各个淤地坝的位置及走向，实现淤地坝的快速调查和数字化管理。

本发明的目的是这样实现的：一种淤地坝淤积状况调查系统，包括：航拍子系统和地面处理子系统，所述的航拍子系统包括：搭载在无人机上并相互连接的摄影装置、激光测距仪、飞行卫星定位器，以及依次连接的DEM数据求取装置、数字河网分析装置、河道和坝址分析装置、存储和实时传输装置；所述的地面处理子系统包括DEM数据下载装置，以及深入分析装置。

一种使用上述调查系统的淤地坝淤积状况调查方法，所述方法的步骤如下：

步骤1，初选淤地坝位置：利用研究区域的低精度DEM数据，以汇水面积0.5km²为阈值提取流域数字河网，根据控制面积大小判断淤地坝可能的位置，运算的河网处的控制面积是否小于50km²且大于0.5km²，如果控制面积在此范围内，即为淤地坝的预选位置；

步骤2：获取高精度数字地形：利用流域数字河网和淤地坝预选位置制定无人机飞行路线，派出无人机按照飞行路线沿河网进行拍摄和航测，获取分辨率为5米乘5米，高度相对误差小于1米的高精度DEM数据；

步骤3：求取各个栅格数据的步骤：根据高精度DEM数据，求取各个栅格DEM的坡向、坡度、曲率数据；

步骤4：确定需要进行地形特征判断的栅格周边的运算范围：根据淤地坝的坝长最大值Lmax和最小值Lmin，结合栅格尺寸l，以河网栅格的理论位置位于沟道正中的位置，考虑运行误差，同时提升淤地坝的识别精度，栅格运算的地形特征搜索判断半径取r=Lmax；

步骤5：根据地形特征判定淤地坝位置：对河网经过的栅格及其周边栅格进行扫描和坡向、坡度特征分析，分析范围按照栅格分辨率和坝长综合确定；