[发明专利]内河航道水上水下地理空间信息无人化协同采集处理方法

权利要求书

1.一种内河航道水上水下地理空间信息无人化协同采集处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、采集内河两岸测量图像，对测量图像的航道整治建筑物弱纹理信息提取和内河两岸水路边界的边界线分割提取；

步骤2、对内河航道全域地形地貌测量，同步采集水下地形数据和声呐图像，并使用GNSS全球卫星导航系统同步打标；

步骤3、定点抵近式扫描整治建筑物水下立面结构信息，获得水下声学点云数据；

步骤4、将内河航道多源地理空间信息，进行水上水下多重环境叠加的数字重构及场景反演，并构建内河航道及航道整治建筑物水上水下信息的实景三维场景与可视化呈现；步骤1中，所述航道整治建筑物弱纹理信息提取方法的步骤包括：

步骤11、使用超像素分割方法对测量图像进行分割获得超像素；所述超像素分割算法将CIELAB 颜色空间和XY 坐标位置信息组成五维特征空间，再根据像素颜色和空间位置特征的相似性为度量准则对图像的像素进行聚类，生成若干个超像素区域；

步骤12、根据超像素的颜色特征及纹理特征使用向量分类方法进行水陆分割；

步骤13、实现水体的连续化，通过叠加处理获得目标疑似区域；

步骤14、将连续化水体和目标疑似区域映射到超像素分割结果中，利用航道整治建筑物与水体间的空间关系特征实现航道整治建筑物区域的提取；

步骤4中，无人化作业协同显示方法包括：

步骤45、数据配置管理，通过三维地理信息平台，使用数据分块与索引组织存储管理，模型简化、纹理压缩、共享与合并，配置管理二维点、线、面形式的基础地理信息数据、DEM数据、DOM数据、倾斜摄影数据、三维点云数据；

步骤46、场景控制，建立直观立体浏览水上、水面或水底的建构筑物、航道设施设备以及水面或水底地形地貌层面的360度角度的浏览方式，查看数据的空间相互关系；

步骤47、多无人平台测量设备、定位设备与现场作业服务器间的通讯管理，通过定位、姿态设备数据，将设备抽象成虚拟的设备类，每个设备对象具有相应的属性特征，并通过ORM对象关系映射的方式将各个对象保存在数据库中，实现设备配置信息的存取；

步骤48、数据融合计算，将测量设备布设、角点、中心点关键特征点，在系统中以模型坐标系中的坐标提供，通过数据融合计算模块按照坐标系层次结构分级，将关键特征点由模型局部坐标系至世界地理坐标系的转换；

步骤49、作业过程中，通过数据通讯管理传输到作业服务器中，经过数据融合计算，获得无人平台的实时位置姿态信息以及扫测覆盖信息，使用双缓冲绘图、消息队列、三维仿射变换可视化控制，将多无人平台、无人平台扫测范围动态目标以及水底地形、地貌静态目标，实时显示在场景中直观展现各个目标之间的相对关系。

2.根据权利要求1所述的一种内河航道水上水下地理空间信息无人化协同采集处理方法，其特征在于：步骤4中，所述数字重构方法包括：

步骤41、对无人机倾斜摄影测量的三维模型数字重构，修复无人机空三加密成果和初始化重建三维模型进行模型的，使用倾斜摄影影像与空三成果数据，对建模区域内三维模型细节整饰、纹理修补，通过颜色、亮度、形状及连续性属性确定水面范围，并消除确定弱纹理波段范围内的特定波长；

步骤42、对无人船多波束地形测量的三维模型数字重构，编辑校准改正、声速改正、潮位改正、吃水改正以及滤波处理的数据；

步骤43、对ROV的水下整治建筑物扫描，在分站扫测采集数据后，点云去噪、配准与拼接，通过测站的坐标系为基准将其他测站数据拼接到该坐标系下；

步骤44、水上水下多源点云数据融合拼接，按照粗拼接到精拼接的过程进行，在精拼接前通过手动调整目标站点的自由度参数，或以单个坐标轴为基准，多次修正平移距离参数和旋转角度参数，逐步靠近理想的拼接精度，在点云数据拼接、滤波完成后，进行RGB着色渲染。

3.根据权利要求1所述的一种内河航道水上水下地理空间信息无人化协同采集处理方法，其特征在于：所述定点抵近式扫描整治建筑物水下立面结构信息的获取方法包括，使用强抗流ROV，在其上搭载水下三维声学成像声呐，航行至航道整治建筑物水下立面底部，以座底式方式定点抵近式扫描立面结构信息，其中，所述强抗流ROV为扁平流线型结构，设置自动缆轴协同控制系统、动力定位系统，并安装可调的观察底座。