[发明专利]一种基于点云特征库除杂的底泥清淤量计算方法

说明书

本发明公开了一种基于点云特征库除杂的底泥清淤量计算方法，包括：获取水体的水下点云数据，所述水下点云数据包括点云中各点的三维坐标；获取清淤范围内的工程设计数据，所述工程设计数据包括清淤起始处断面、变化处断面和/或终点处断面上各关键点的三维坐标；对所述水下点云数据进行降噪；对降噪后的所述水下点云数据进行除杂；计算得到该水体的清淤量。本发明中的计算方法自动化程度高，可全程由计算机自动运算完成，人工仅需参与物体特征判定以提高计算结果精度；计算结果精度高，效果好，在计算同时完成水下物体的特征判别，可在施工前实现水下管线、水生动植物的定位，进而有助于施工时的管线和生态保护。

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，具体涉及一种基于点云特征库除杂的底泥清淤量计算方法。

背景技术

在各类河湖清淤疏浚、水生态治理工程中，需要对水体底泥清淤量进行测量计算，以用于施工方案编制、工程量测算与核算等。

现有的底泥清淤量测量计算方法按实施场景分为两类：①水下测算；②抽水测算。前者测算环境为水下，广泛适用于工程勘测设计、施工前期调查、抽/绞吸清淤等各类工程场景；后者测算环境为非水下，可用于施工前的清淤量复测等少数情况。

现有的底泥清淤量测量计算方法按技术原理大致分类包括但不限于以下三类：③传统测算；④三维重建测算。

三类方法的实施方式分别为：③传统测算：采用测深杆、测深仪收集水下多个单点位置的高程、平面坐标、底泥厚(深)度等数据，利用典型断面法、网格法计算底泥清淤量。④三维重建测算：采用船载声纳等装置快速采集水下地形数据，对声纳读数反演，处理得到水下地形的点云，进而三维重建得到模型。之后根据工程设计参数，对模型切割量算体积，得到底泥清淤量。(此类方法中，也可使用水下相机代替声纳，将水下相机所得各影像进行匹配，抽取得到水下地形的点云。但水下相机的方法受光线、水体浑浊度等因素的影响较大，应用较少，因此本发明中不做讨论。)

对比上述两类方法，各自的缺陷在于：

③传统测算：计算耗时相对少。

④三维重建测算：测量耗时短，测量简便，计算结果精度高，仅需少量人工测算，可视化程度高。

发明内容

为了解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明提供了一种基于点云特征库除杂的底泥清淤量计算方法，能够自动算出水体的清淤量，计算结果精度高，效果好，在计算同时完成水下物体的特征判别，可在施工前实现水下管线、水生动植物的定位，进而有助于施工时的管线和生态保护。

本发明提供了一种基于点云特征库除杂的底泥清淤量计算方法，包括：

获取水体的水下点云数据，所述水下点云数据包括点云中各点的三维坐标；

获取清淤范围内的工程设计数据，所述工程设计数据包括清淤起始处断面、变化处断面和/或终点处断面上各关键点的三维坐标；

对所述水下点云数据进行降噪；

对降噪后的所述水下点云数据进行除杂；

基于所述工程设计数据和除杂后的所述水下点云数据，计算得到该水体的清淤量。

可选地，还包括：依据实际需要，将所述水下点云数据分成若干个子集，其中，所述实际需求包括施工分段作业需求和/或计算机硬件性能需求。

可选地，所述工程设计数据是基于设计图纸手动或自动提取的。

可选地，所述点云中各点的三维坐标分别为(x_1…n,y_1…n,z_1…n)，其中，x_1…n和y_1…n分别为各点的平面坐标，z为各点的深度；所述对所述水下点云数据进行降噪具体包括：

对所述点云中的各点进行排序；