一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及系统，涉及河湖水利监测技术领域，包括：河湖信息数据库、点位设置模块、数据采集模块以及重建比对模块，所述河湖信息数据库内存储有河湖地图；所述点位设置模块包括轮廓分析单元以及点位设置单元，所述轮廓分析单元用于基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；所述点位设置单元用于在监测点位上设置点位参照物；本发明专利技术通过对河湖轮廓进行分析，能够划定不同的监测点位，在指定的监测点位上进行监测，能够提高对河湖变化数据监测的准确性，以解决现有的河湖监测过程中缺乏监测重点，监测的准确性和监测效率较低的问题。测效率较低的问题。测效率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及系统


[0001]本专利技术涉及河湖水利监测
，具体为一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及系统。

技术介绍

[0002]在城市水利治理过程中，河湖为水利工程中的重要一环，一方面能够为城市水利提供水资源，另一方面能够为城市的水排放提供排放渠道，因此对于河湖的水利数据的变化需要进行监测更新。
[0003]现有技术中，在对河湖数据进行监测过程中，通常采用人工实地数据采集、无人机数据采集或者卫星数据采集的方式对河湖的数据进行监测，但是河湖在一定时间内的轮廓变化是很小的，采用上述监测方式进行监测过程中会造成监测缺乏重点，监测资源严重浪费的问题，因此需要一种能够对河湖变化数据进行精准监测的方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过对河湖轮廓进行分析，能够划定不同的监测点位，在指定的监测点位上进行监测，能够提高对河湖变化数据监测的准确性，以解决现有的河湖监测过程中缺乏监测重点，监测的准确性和监测效率较低的问题。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建系统，包括：河湖信息数据库、点位设置模块、数据采集模块以及重建比对模块，所述河湖信息数据库内存储有河湖地图；所述点位设置模块包括轮廓分析单元以及点位设置单元，所述轮廓分析单元用于基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；所述点位设置单元用于在监测点位上设置点位参照物；所述数据采集模块用于基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；所述重建比对模块包括模型建立单元以及比对更新单元，所述模型建立单元用于基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，所述比对更新单元用于将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新。
[0006]进一步地，所述轮廓分析单元配置有轮廓分析策略，所述轮廓分析策略包括：从河湖地图中提取河湖轮廓；从河湖轮廓中提取河流轮廓和湖泊轮廓，将河流轮廓和湖泊轮廓的连接处设定为河湖出入线；在河湖出入线的两端分别设置一个监测河湖连接点位。
[0007]进一步地，所述轮廓分析策略还包括：将河流轮廓中处于长度方向的两条边分别设定为河岸轮廓线；将河岸轮廓线的两端分别设定为河流起点以及河流终点，河流起点位于河岸轮廓
线朝向河流的水流方向的反方向一侧，河流终点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的一侧；以河流起点作为第一个参照点位，每间隔第一选取距离设定一个参照点位，以河流起点开始分别连接两个河岸轮廓线对应的参照点位，得到参照横线，获取参照横线的中点设定为横线点位，将相邻的两个横线点位的连线设定为局部水流线，将局部水流线朝向河流的水流方向的反方向的一端设定为局部水流起点，将局部水流线朝向河流的水流方向的一端设定为局部水流终点；过参照点位做河岸轮廓线的切线，设定为参照切线；将参照切线位于参照点位靠近河流终点的部分设定为参照射线，将参照点位作为参照射线的顶点；将当前的参照射线对应的参照点位设定为当前参照点位，将当前参照点位朝向河流的水流方向的反方向的参照点位设定为上一组参照点位，将当前参照点位和上一组参照点位之间的局部水流线设定为比对水流线，将当前的参照射线的顶点与比对水流线的局部水流起点相吻合，将当前的参照射线与比对水流线的夹角设定为参照夹角；当参照夹角大于等于第一角度阈值时，将参照夹角设定为监测夹角，将监测夹角对应的当前参照点位设定为监测河流点位，其中，监测点位包括监测河湖连接点位和监测河流点位。
[0008]进一步地，所述点位设置单元配置有点位设置策略，所述点位设置策略包括：当参照射线朝向河流轮廓内部时，将监测夹角设定为冲击夹角，当参照射线朝向河流轮廓外部时，将监测夹角设定为堆积夹角；将冲击夹角对应的监测河流点位设定为冲击河流点位，将堆积夹角对应的监测河流点位设定为堆积河流点位；其中，监测河流点位包括冲击河流点位和堆积河流点位；在冲击河流点位上设定冲击参照物，在堆积河流点位上设定堆积参照物，在监测河湖连接点位上设置连接参照物。
[0009]进一步地，所述数据采集模块配置有数据采集策略，所述数据采集策略包括：获取冲击参照物对应的参照射线，过冲击参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为冲击参照垂线，将冲击参照垂线朝向河流轮廓的外部的部分设定为冲击采集线，以冲击参照物对应的参照射线的顶点为起点在冲击采集线上设置第一冲击采集数量个冲击采集点，每两个冲击采集点之间的距离相隔第一采集距离，将冲击采集点获取到的河床数据设定为冲击参照河床深度；获取堆积参照物对应的参照射线，过堆积参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为堆积参照垂线，将堆积参照垂线朝向河流轮廓的内部的部分设定为堆积采集线，以堆积参照物对应的参照射线的顶点为起点在堆积采集线上设置第一堆积采集数量个堆积采集点，每两个堆积采集点之间的距离相隔第一采集距离，将堆积采集点获取到的河床数据设定为堆积参照河床深度；在两个监测河湖连接点位之间设置第一连接数量个连接内部采集点，将连接内部采集点获取到的河床数据设定为连接内部河床深度，在两个监测河湖连接点位的两侧且位于河湖出入线的延长线上分别设置第二连接数量个连接外部采集点，将连接外部采集点获取到的河床数据设定为连接外部河床深度。
[0010]进一步地，所述模型建立单元配置有模型建立策略，所述模型建立策略包括：在河湖轮廓上将冲击参照物、堆积参照物以及连接参照物的位置进行标记，得到河湖孪生模型。
[0011]进一步地，所述比对更新单元配置有比对更新策略，所述比对更新策略包括：求取获取到的若干冲击参照河床深度的平均值得到冲击平均河床深度，当冲击平均河床深度大于第一冲击河床深度阈值时，将冲击参照物所在的冲击河流点位标记为冲击侵蚀点位，对冲击侵蚀点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到冲击侵蚀轮廓；求取获取到的若干堆积参照河床深度的平均值得到堆积平均河床深度，当堆积平均河床深度小于第一堆积河床深度阈值时，将堆积参照物所在的堆积河流点位标记为堆积扩展点位，对堆积扩展点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到堆积扩展轮廓；求取获取到的连接内部河床深度的平均值得到内部平均河床深度，当内部平均河床深度小于第一内部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接缩小点位；求取获取到的连接外部河床深度的平均值得到外部平均河床深度，当外部平均河床深度大于第一外部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接扩展点位；当两个监测河湖点位出现连接缩小点位或连接扩展点位时，重新对河湖出入线进行获取，得到河湖出入更新线；将冲击侵蚀轮廓根据冲击参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将堆积扩展轮廓根据堆积参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将河湖出入更新线根据连接参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，其中，比对结果包括冲击侵蚀轮廓、堆积扩展轮廓以及河湖出入更新线。
[0012]第二方面，本专利技术还提供一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建系统，其特征在于，包括：河湖信息数据库、点位设置模块、数据采集模块以及重建比对模块，所述河湖信息数据库内存储有河湖地图；所述点位设置模块包括轮廓分析单元以及点位设置单元，所述轮廓分析单元用于基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；所述点位设置单元用于在监测点位上设置点位参照物；所述数据采集模块用于基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；所述重建比对模块包括模型建立单元以及比对更新单元，所述模型建立单元用于基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，所述比对更新单元用于将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建系统，其特征在于，所述轮廓分析单元配置有轮廓分析策略，所述轮廓分析策略包括：从河湖地图中提取河湖轮廓；从河湖轮廓中提取河流轮廓和湖泊轮廓，将河流轮廓和湖泊轮廓的连接处设定为河湖出入线；在河湖出入线的两端分别设置一个监测河湖连接点位。3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建系统，其特征在于，所述轮廓分析策略还包括：将河流轮廓中处于长度方向的两条边分别设定为河岸轮廓线；将河岸轮廓线的两端分别设定为河流起点以及河流终点，河流起点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的反方向一侧，河流终点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的一侧；以河流起点作为第一个参照点位，每间隔第一选取距离设定一个参照点位，以河流起点开始分别连接两个河岸轮廓线对应的参照点位，得到参照横线，获取参照横线的中点设定为横线点位，将相邻的两个横线点位的连线设定为局部水流线，将局部水流线朝向河流的水流方向的反方向的一端设定为局部水流起点，将局部水流线朝向河流的水流方向的一端设定为局部水流终点；过参照点位做河岸轮廓线的切线，设定为参照切线；将参照切线位于参照点位靠近河流终点的部分设定为参照射线，将参照点位作为参照射线的顶点；将当前的参照射线对应的参照点位设定为当前参照点位，将当前参照点位朝向河流的水流方向的反方向的参照点位设定为上一组参照点位，将当前参照点位和上一组参照点位之间的局部水流线设定为比对水流线，将当前的参照射线的顶点与比对水流线的局部水流起点相吻合，将当前的参照射线与比对水流线的夹角设定为参照夹角；当参照夹角大于等于第一角度阈值时，将参照夹角设定为监测夹角，将监测夹角对应的当前参照点位设定为监测河流点位，其中，监测点位包括监测河湖连接点位和监测河流点位。4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建系统，其特征在于，所述点位设置单元配置有点位设置策略，所述点位设置策略包括：当参照射线朝向河流轮廓内部时，将监测夹角设定为冲击夹角，当参照射线朝向河流轮廓外部时，将监测夹角设
定为堆积夹角；将冲击夹角对应的监测河流点位设定为冲击河流点位，将堆积夹角对应的监测河流点位设定为堆积河流点位；其中，监测河流点位包括冲击河流点位和堆积河流点位；在冲击河流点位上设定冲击参照物，在堆积河流点位上设定堆积参照物，在监测河湖连接点位上设置连接参照物。5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建系统，其特征在于，所述数据采集模块配置有数据采集策略，所述数据采集策略包括：获取冲击参照物对应的参照射线，过冲击...

【专利技术属性】
技术研发人员：植挺生，刘勇，邓永俊，劳兆城，罗淑冰，
申请(专利权)人：广东广宇科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：