[发明专利]基于无人机和无人船的海岸带SBT-DEM构建方法

权利要求书

1.基于无人机与无人船的海岸带SBT-DEM构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：海岸带测区内，使用无人机激光雷达与测深无人船进行海岸带地形与水深的测量，得到原始陆地点云数据和水深点云数据；

步骤S2：对原始陆地点云数据和水深数据进行误差校正、坐标计算、基准转换处理，得到处于同一坐标系统的测区陆地与海底三维坐标点数据；

步骤S3：使用地理信息系统空间数据处理方法，分别得到陆地和海底的DEM，进行无缝镶嵌处理，得到海岸带SBT-DEM。

2.根据权利要求1所述的基于无人机与无人船的海岸带SBT-DEM构建方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

步骤S11：测区踏勘和遥感影像地图收集，根据天气和海况预报数据挑选作业日期和时段，选定测区内控制点、测量点；所述测区为海岸带分别向陆地和海水延伸的区域，包括陆地域、海水域，且二者重叠形成潮间带；所述控制点为已有的地形勘测点，所述测量点为待监测目标的地形点，用于之后的计算和验证；

步骤S12：根据控制点坐标计算误差纠偏值；

步骤S13：低潮时段露出潮间带时，在测区内利用手持GNSS RTK设备采集潮间带的测量点坐标数据，并根据误差纠偏值校正，得到纠偏后所需平面和高程坐标系下的标准测量点坐标数据；其中的一部分标准数据标准点用于对无人机和无人船测量点数据的精度控制，另一部分标准数据作为验证点用于之后的SBT-DEM精度验证；

步骤S14：风浪较小的高潮时段，采用自动巡航模式控制无人船沿设定的轨迹线进行海水域的水深测量，获取原始水深点云数据；同时测量海水温盐深参数来计算实际海水声速值；

步骤S15：低潮时段，采用自动巡航模式控制无人机沿设定的目标航迹线进行陆地域的地形测量，获取原始陆地点云数据；

其中，无人船与无人机的测量数据在潮间带存在重叠区。

3.根据权利要求1所述的基于无人机与无人船的海岸带SBT-DEM构建方法，其特征在于，所述误差纠偏值的计算包括：至少采集三个控制点实测的坐标数据，并与已有的标准坐标数据在三个维度分别做差，再取均值，得到三个方向的误差纠偏值(a、b、c)。

4.根据权利要求1所述的基于无人机与无人船的海岸带SBT-DEM构建方法，其特征在于，所述无人船的测量轨迹线为两个方向：主测线垂直于海岸方向布设，检查线平行于海岸方向布设；无人船逐主测线逐检查线地航行测量；

所述无人机的测量线平行于海岸方向布设。

5.根据权利要求1所述的基于无人机与无人船的海岸带SBT-DEM构建方法，其特征在于，所述控制无人船进行水深测量作业是采用无人船搭载的单波束回声测深仪或多波束回声测深仪实现的；所述控制无人机进行陆地测量作业是采用无人机搭载的激光雷达传感器设备实现的。

6.根据权利要求1所述的基于无人机与无人船的海岸带SBT-DEM构建方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

步骤S21：将基准站的静态GNSS数据和无人机飞行期间的POS定位定向数据进行组合导航解算，得到无人机的航迹文件：无人机的真实航迹线与实时姿态角；POS定位定向数据包括GNSS定位与IMU姿态定向数据；

步骤S22：基于原始陆地点云数据和无人机的航迹文件进行点云解算得到陆地激光点云，并删除偏差点，输出LAS格式的陆地点云文件；

步骤S23：a.对回声测深仪的原始测深数据滤除水深异常点；b.再使用测算的实际海水声速对水深数据进行声速修正；c.最后使用无人船姿态传感器记录的实时姿态角数据对水深数据进行姿态修正，姿态角数据包括俯仰角与横摇角，得到回声测深仪的水深修正数据z’；

步骤S24：基于无人船所搭载的GNSS接收机的三维坐标数据(x、y、z)、回声测深仪的水深修正数据z’和GNSS接收机天线相位中心至回声测深仪的换能器底部中心的固定高度t，计算海底三维坐标点云数据(x、y、z-t-z’)；

步骤S25：统一陆地点云和海底点云的坐标系，得到同一坐标系下的陆地与海底三维坐标点云。