[发明专利]点云融合生成的地形模型与潮汐数据混合可视化的方法

说明书

本发明公开了点云融合生成的地形模型与潮汐数据混合可视化的方法，包括：通过三维激光扫描方式、倾斜摄影测量方法和水下声呐扫测方式分别获取第一点云数据、第二点云数据和第三点云数据；将第一点云数据、第二点云数据和第三点云数据相互融合生成地形模型；将地形模型与潮汐数据混合，根据水深情况在地形模型表面呈现出不同的颜色变化。将地形模型与潮汐数据进行融合并能够实时可视化，为圈围工程施工决策提供有力的辅助作用，减少决策过程中存在的人为误差，提高管理人员决策科学性。

技术领域

本发明涉及水文技术领域，尤其涉及点云融合生成的地形模型与潮汐数据混合可视化的方法。

背景技术

对于圈围工程施工，易受到地区地形地质、潮位水深等自然条件的影响，面临的主要痛点就是施工地形信息不明确，水深情况复杂，有可能在极短的时间内发生巨大的变化。并且传统的地形高程判别方式是基于二维的CAD点位平面图上进行，需要有一定的空间想象能力，无法直观表述出具体的地形走势与水深状况，导致在进行潮位水深判断上可能存在较大偏差，并且容易忽略掉一些不起眼、但却能影响施工的细微工程点。因而对工程施工现场总平面布置、船机进场时机，以及施工效率与生产安全性产生较大影响。利用三维建模技术快速生成的地形模型结合潮汐水文数据实现地形水深实时可视化，是解决这一问题的有效手段。

现阶段常见的比较先进的地形模型建模方式，具有多种建模方法。不同建模方法生成的成果数据格式不同，无法直接合成完整的水上水下地形模型，在圈围工程施工实际应用上还存在诸多难点。且目前市场上尚未开发出一款融合三维地形模型与实际潮位数据的实时可视化软件，因此需要研究出一种融合多种数据采集方式得到的点云数据生成地形模型与潮汐数据混合可视化的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供点云融合生成的地形模型与潮汐数据混合可视化的方法，将地形模型与潮汐数据进行融合并能够实时可视化。

实现上述目的的技术方案是：

点云融合生成的地形模型与潮汐数据混合可视化的方法，包括：

步骤S1，通过三维激光扫描方式、倾斜摄影测量方法和水下声呐扫测方式分别获取第一点云数据、第二点云数据和第三点云数据；

步骤S2，将第一点云数据、第二点云数据和第三点云数据相互融合生成地形模型；

步骤S3，将地形模型与潮汐数据混合，根据水深情况在地形模型表面呈现出不同的颜色变化。

优选的，所述步骤S1包括：

步骤S11，三维激光扫描：对激光点云扫描设备设置相应的数据采样频率、点云密度，进行激光点云数据采集，外业扫描获取的数据自动完成拼接，拼接完成之后对点云进行滤波、抽稀处理，得到最终的第一点云数据；

步骤S12，倾斜摄影测量：选择旋翼无人机搭载五镜头摄像机进行倾斜摄影数据采集，通过现场像控点布设实现数据坐标的定位，再通过影像匹配算法自动匹配出所有影像中的同名点，并从影像中抽取更多的特征点构成密集的第二点云数据；

步骤S13，水下声纳扫测：收集作业项目所在水域相关资料，使用水下三维声呐设备进行系统配置和外业数据采集，采用PCL利用亮度图和高度图生成三维的第三点云数据。

优选的，所述步骤S2包括：

步骤S21，通过不同坐标系的换算，完成所有点云数据坐标系统一；

步骤S22，所有点云数据的数据格式统一；

步骤S23，进行点云数据的融合：以第一点云数据为基准，使用迭代最邻近点配准法，将第二点云数据、第三点云数据与第一点云数据进行配准，从而得到融合点云数据；

步骤S24，进行融合点云数据的滤波，移除对生成数字高程模型无用的错误点和地物点；