[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

说明书

本发明公开了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，包括以下步骤：步骤1、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；步骤3、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数字重构，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。本发明解决了航道整治建筑物损毁发生具有隐蔽性和突发性的问题，使航道整治建筑物服役状态监测更全面，掌握损毁发生的总体情况，快速有效获取服役状态信息，并对难以发现航道整治建筑物损毁状况及时预警，实现对航道设施稳定运维和修复措施。

技术领域

本发明属于水运工程测量技术领域，具体涉及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。

背景技术

内河航道及航道整治建筑物是航运功能发挥的保障，以长江中下游干线航道为例，长江中下游干线航道建设是水运建设的重点，然而近年来由于长江上游控制性水库群的建成投运，径流来沙锐减，长江中下游干流河道输沙量大幅减少，三峡水库运行后2003～2020年大通站输沙量只有1950～2002年的不到30％，长江中下游水沙条件发生明显变化，水体含沙量大幅降低，河道发生长距离沿程冲刷，河床不稳定导致有些河段航道整治建筑物功能降低或发生损毁，同时部分河段河势调整比较剧烈，水流顶冲点的变化和近岸河床的冲刷下切，导致崩岸频发。据统计，截止2020年12月底，长江干线航道下游已竣工验收的航道整治建筑物共有218，根据2021年航道整治建筑物技术状况类别评定，有多处航道整治建筑物发生一定的损毁；

整治建筑物的损坏不仅会降低整治功能发挥，还会进一步改变建筑物周边流场，加大、加速损坏或形成新的破坏，危及航道安全，因此必须及时进行修复。航道整治建筑物修复的关键是及时发现，查明损毁状况，由于航道整治建筑物损毁发生具有隐蔽性和突发性，传统监测手段难以及时准确地发现航道整治建筑物损毁状况并及时预警；

近年来，以无人机、无人船、有缆水下机器人(ROV)、无缆水下机器人 (AUV)为代表的各类载体平台，通过搭载多种传感器，在气象、环保、测绘等领域崭露头角，单一载体搭载监测设备的信息采集系统在内河航道设施监测方面也开展了应用；目前，受无人船和ROV抗流能力的限制，涉水无人载体的应用主要集中在海洋、湖泊和中小河流等弱流水域，在通航河段强流复杂条件下的应用较少，更缺乏针对航道设施水上、水下信息立体化综合采集系统；为提升内河航道设施突发状况下应急反应能力，对采集的数据实时，高精度提出了更高的要求，亟需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来解决现有问题。

发明内容

本发明的目的在于提供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，以解决内河航道水上水下地理空间信息无人化协同无法高精度采集的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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，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：