一种语义化的内河航道地形测图的生成方法技术

本发明专利技术公开了一种语义化的内河航道地形测图的生成方法，包括根据参考线识别每张内河航道地形测图中的航道要素；根据所识别的每张内河航道地形测图中的航道要素得到每张内河航道地形测图中航道要素的特征值；将所述的每个航道要素的特征值标记到内河航道地形测图中，形成语义化的内河航道地形测图。利用本发明专利技术所述方法自动生成的语义化的内河航道地形测图包含浅滩、深槽、整治建筑物等航道要素的语义化数据，所述语义化数据可以直接被理解和分析，为航道要素大数据分析应用提供了机器可理解和执行的数据基础，实现了航道要素分析的自动化；本发明专利技术航道要素分析标准统一，有利于航道运行状态定量科学分析，推进了传统的定性分析向定量分析的转变。分析向定量分析的转变。分析向定量分析的转变。

【技术实现步骤摘要】
一种语义化的内河航道地形测图的生成方法


[0001]本专利技术属于航道地形测图分析应用
，具体涉及一种语义化的内河航道地形测图的生成方法。

技术介绍

[0002]内河航道地形测绘是内河航道养护的一项重要工作内容，以长江干线航道为典型代表，航道维护管理部门针对重点河段每年会开展多次养护测量形成测量图，根据测量图形成的航道维护跟踪观测分析和整治建筑物技术状况分析等成果是航标调整、航道疏浚、建筑物维修等航道维护管理决策的重要依据。
[0003]内河航道地形测图中的主要内容是高程点或水深点，现有技术中，如何准确快速的根据高程点或水深点获得关注的航道要素的方法极少，传统航道测图中包含的航道要素非常少，极少数航道要素的特征值也是缺失的。如传统的航道地形测图中一般只能识别滩体，而无法识别航槽和航道整治建筑物，测图中的航槽一般采用人工凭经验的方法绘制，整治建筑物只采用早期的设计方案进行示意，无相关准确数据。即便是测图中已经识别的滩体，也只有最基本的轮廓线，而没有滩体的类型、长度等具体数值。同样，测图中的航槽和整治建筑物也没有相关具体数值。由于存在以上问题，航道测图中蕴含的信息不仅很难被工作人员看懂、看全，而且也无法被机器理解、分析，进而无法应用大数据、机器学习等先进技术对航道测图进行规律研究、信息挖掘，导致大量历史测图数据价值无法发挥。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种语义化的内河航道地形测图的生成方法，基于航道地形测图数据，应用GIS和信息化技术，实现滩体、航槽、整治建筑物等航道要素的识别，实现各类航道要素主要参数的提取，为航道维护管理决策分析、航道大数据探索研究提供语义化数据支撑。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所设计的一种语义化的内河航道地形测图的生成方法，包括如下步骤：
[0006]S1、根据参考线识别内河航道地形测图中的航道要素；
[0007]所述参考线包括航道中心线、航道边线、堤岸线、固定观测断面线以及整治建筑物外边线、轴线；所述航道要素包括滩体、航槽和整治建筑物；
[0008]所述每张内河航道地形测图对应于不同时期下通过养护测量形成的地形测图；
[0009]S2、根据所识别的内河航道地形测图中的航道要素得到每个航道要素的特征值；将所述的每个航道要素以及特征值标记到内河航道地形测图中，形成语义化的内河航道地形测图；计算机程序可直接读取并分析所述语义化的内河航道地形测图，得到航道要素的各参数的数据。
[0010]进一步地，所述步骤S2后还包括步骤S3：
[0011]S3、选取至少两幅语义化的内河航道地形测图，进行高程差或水深差冲淤对比，得
到各航道要素的特征值的变化，以及语义化的冲淤图。
[0012]更进一步地，所述步骤S3后还包括步骤S4：
[0013]S4、将所选取的语义化的内河航道地形测图、各航道要素的变化特征值、各航道要素的变化特征值与该航道要素所属的内河航道的地形测图的关联关系，导出为标准空间数据格式的文件并进行存储。
[0014]所述航道要素中，滩体的特征值包括：滩体的面积、头部点、尾部点、长度、宽度、顶高程；航槽的特征值包括：航槽最小宽度、底高程、固定观测断面、深泓线平面和纵断面；整治建筑物的特征值包括：整治建筑物外轮廓线、外轮廓面积、沿轴线长度、最大高程、最小高程、最大坡比、最小坡比。
[0015]进一步地，所述步骤S1之前，还包括对每张航道地形测图进行数据预处理，所述数据预处理包括统一每张航道地形测图的坐标和高程；
[0016]进一步地，所述步骤S1中，所述航道要素包括滩体，识别滩体的方法包括：
[0017]根据枯水位值和中水位值获取内河航道地形测图对应的等值线，当所述等值线对应的封闭区域的面积大于设定值时，根据所述等值线和堤岸线的连接关系判断滩体的类型和滩体的外轮廓线；所述滩体类型包括心滩、边滩和江心洲。
[0018]更进一步地，所述步骤S2中，所述滩体的特征值的获取方法包括：
[0019]滩体所对应的等值线为滩体的外轮廓；
[0020]根据滩体的外轮廓得到滩体的特征值，所述特征值包括：外轮廓的面积、外轮廓中最大高程点、最小高程点、滩体迎水流冲刷头部点、尾部点的坐标；
[0021]进一步地，沿航道中心线作垂线，沿水流方向第一条和最后一条与洲滩外轮廓相切的位置分别为滩体迎水流冲刷头部点；
[0022]根据滩体迎水流冲刷头部点和尾部点的坐标的连接线计算滩体长度；
[0023]根据外轮廓线中滩体长度线的最长垂线计算滩体宽度。
[0024]进一步地，所述步骤S1中，所述航道要素包括航槽，识别航槽的方法包括：
[0025]根据特定值对应的内河航道地形测图的等值线和航道中心线识别出航槽以及其外轮廓；所述特定值包括枯水位值与维护水深值的差值。
[0026]更进一步地，所述步骤S2中，获取航槽的特征值的方法包括：
[0027]所述航槽的特征值包括：水深、宽度、航槽断面、航槽深泓线的平面和纵断面、断开的航槽之间的最小断开距离；
[0028]根据外轮廓内的最大和最小高程点计算得到航槽的最大水深和最小水深；
[0029]根据航槽外轮廓范围内中心线垂线长度值计算得到航槽内最小宽度和最大宽度；
[0030]根据固定观测断面线获取航槽断面；
[0031]根据历史深泓线计算得到当前航槽深泓线的平面和纵断面；
[0032]沿航道中心线方向计算断开航槽之间的最小断开距离。
[0033]进一步地，所述步骤S1中，所述航道要素包括整治建筑物，识别整治建筑物的方法包括：
[0034]以工程设计的外边线为基准生成等值线图和坡度分布图；
[0035]根据等值线图和坡度分布时突变的边界线得到整治建筑物的外轮廓，根据整治建筑物的外轮廓识别出整治建筑物。
[0036]更进一步地，所述整治建筑物的特征值包括：面积、沿轴线长度、高程、坡比；根据整治建筑物的外轮廓计算特征值。
[0037]有益效果：
[0038](1)现有技术中凭经验确定滩体的头部点和尾部点，存在规则不统一的问题，本专利技术统一确定如何获得滩体的头部点和尾部点的方法，以便于后期的对比分析；
[0039](2)现有技术中滩体长度是头部点和尾部点直接连接计算，只能是直线，计算结果不能准确反映洲滩实际长度；本专利技术采用沿航道中心线自洲滩头部至尾部等间距绘制垂线方法，计算洲滩轮廓线内垂线段中点的连线长度为洲滩长度，该连线与河道和洲滩走势相符合，对于弯曲河段的滩体的计算更准确；
[0040](3)航槽深泓线是河道断面最大水深点的连线，但如果按照定义来获取深泓线，深泓线不是平滑连续的，可能会跳跃，与实际不符，所以一般还要人工凭经验进行调整；本专利技术提出参照历史深泓线进行计算，该方法采用大数据思想，深泓线大概率会与之前的走势方向总体相符，因此遇到跳跃的位置则会舍弃，故准确性更高；
[0041](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种语义化的内河航道地形测图的生成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据参考线识别内河航道地形测图中的航道要素；所述航道要素包括滩体、航槽和整治建筑物；S2、根据所识别的内河航道地形测图中的航道要素得到每个航道要素的特征值；将所述的每个航道要素以及特征值标记到内河航道地形测图中，生成语义化的内河航道地形测图。2.如权利要求1所述的语义化的内河航道地形测图的生成方法，其特征在于，所述步骤S2后还包括步骤S3：S3、选取至少两幅语义化的内河航道地形测图，进行高程差或水深差冲淤对比，得到各航道要素的特征值的变化。3.如权利要求2所述的语义化的内河航道地形测图的生成方法，其特征在于，所述步骤S3后还包括步骤S4：S4、将所选取的语义化的内河航道地形测图、各航道要素的变化特征值、各航道要素的变化特征值与该航道要素所属的内河航道的地形测图的关联关系，导出为标准空间数据格式的文件并进行存储。4.如权利要求1所述的语义化的内河航道地形测图的生成方法，其特征在于，所述步骤S1之前，还包括对内河航道地形测图进行数据预处理，所述数据预处理包括统一每张内河航道地形测图的坐标和高程。5.如权利要求1所述的语义化的内河航道地形测图的生成方法，其特征在于，所述步骤S1中，识别滩体的方法包括：根据枯水位值和中水位值获取内河航道地形测图对应的等值线，当所述等值线对应的封闭区域的面积大于设定值时，根据所述等值线和堤岸线的连接关系判断滩体的类型和滩体的外轮廓线；所述滩体类型包括心滩、边滩和江心洲。6.如权利要求5所述的语义化的内河航道地形测图的生成方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋成果，郭涛，谭昆，谢辉，余青容，翁炳昶，顾粲，
申请(专利权)人：长江航道规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：