【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多波束测深，具体为一种基于多波束测深的三维地形建模方法及系统。
技术介绍
1、在输电线路工程建设方面，输电线路作为电网的核心组成部分，而且往往需要跨越水域，水下地形的详细了解对于地基、杆塔等的铺设至关重要。水下地基、杆塔的规划架设需要考虑多个因素，如水下地形、水深变化、水流速度等。水下地形测量数据可以帮助识别水下障碍物，如岩石、沉积物、底部不平整等，从而避免实际施工因为这些障碍物而受到阻碍。遇到河塘回填时，清淤及回填量，也是施工及审计关注的重点。在变电站工程建设方面，地形测量与基础设计是一个关键的环节。变电站作为能源系统的重要组成部分，其稳定性和安全性直接影响着电力供应的可靠性。变电站的选址必须考虑周围地形、地质、水文等因素，以确保变电站能够建在稳定的地基上。水下地形的不同特点会直接影响基础设计和建设方案的选择。通过水下地形测量，可以获取关于水底地形的详细信息，如水深、地下岩层、沉积物等，从而更准确地评估不同选址的可行性。同时，变电站的基础设计需要根据地形特点来确定基础类型、尺寸和承载能力。不同的地形情况可能需要不同的基础设计策略，如水中基础、沉桩基础等。水下地形测量数据可以为基础设计提供依据，确保基础在不同地形条件下能够稳定承载变电站设备。
2、目前水下地形测量的方法主要有测深锤、测深杆、单波束测深系统、多波束测深系统及机载激光测深系统等，其中船基单波束测深系统是进行内河、湖泊等水下地形测量最为常见的一种测深装置。船基水下地形测量的自动化和无人化充分体现在无人船水下地形测量技术中，在无法使用载人船的水
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的测深方法存在作业风险较大，以及如何提高数据准确性和可靠性的优化问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于多波束测深的三维地形建模方法，包括：
4、对有多波束测深装置的无人船的航行路径进行约束；
5、通过所述多波束测深装置采集水下数据；
6、对采集到的数据进行细分处理并提取轮廓线；
7、将相邻轮廓线之间进行填充，从而实现三维地形建模。
8、作为本专利技术所述的基于多波束测深的三维地形建模方法的一种优选方案，其中：对所述无人船的航行路径进行约束包括，获取测深区域，在测深区域规划无人船的航行路径，使两条平行路径上的探测信号存在1/2的重叠部分；
9、获取多波束测深装置的测深宽度d，获取s型航线的路径规划结果，若相邻两条路径间的宽度大于d/2，则缩短路径间的宽度大于d/2的路径间的距离，直到任意相邻两条路径间的宽度不大于d/2为止。
10、作为本专利技术所述的基于多波束测深的三维地形建模方法的一种优选方案，其中：所述采集水下数据包括，多波束水体数据通过ping进行采集、存储和处理；
11、在ping的基础上对点云做进一步细分处理并提取轮廓线；
12、拆分轮廓线转换成多个一一对应的轮廓线填充形式，使用轮廓线中心平移与划分空间格网的方法，完成一对一的轮廓线面片填充。
13、作为本专利技术所述的基于多波束测深的三维地形建模方法的一种优选方案，其中：所述一对一的轮廓线面片填充包括，设多波束相邻两ping的轮廓线分别为p和q；并根据所述轮廓线的形状将轮廓线分段，将每一段用直线表示，将两端轮廓线连接的点作为断点；
14、将一一对应的拆分后的轮廓线pipi+1和qi+1qi构建为四边形pipi+1qi+1qi；
15、其中，pi表示轮廓线p拆分后的第i段轮廓线的端点；pi+1表示轮廓线p拆分后的第i+1段轮廓线的端点，同时也是第i段轮廓线的端点；qi表示轮廓线q拆分后的第i段轮廓线的端点；qi+1表示轮廓线q拆分后的第i+1段轮廓线的端点，同时也是第i段轮廓线的端点；
16、在四边形pipi+1qi+1qi中，两对角线长度分别为piqi+1＝r1和pi+1qi＝r2，若r1<r2，则将三角形piqiqi+1加入三角网；若r1＞r2，将三角形pipi+1qi加入三角网；
17、四边形前进构建下一个三角形，逐步扩展三角网直到重新返回起点，利用所述三角网中的填充内容作为相邻轮廓线之间进行填充结果。
18、作为本专利技术所述的基于多波束测深的三维地形建模方法的一种优选方案，其中：所述相邻轮廓线之间进行填充还包括，若相邻ping的轮廓线对应关系不满足一一对应的形式，则锁定相邻ping中一对多的轮廓线位置，将一对多的分支问题转化为多个一对一填充；
19、所述锁定相邻ping中一对多的轮廓线位置包括，评估相邻的轮廓线是否相似，若其他段的轮廓线相似且出现一段轮廓线与多段相连的轮廓线不相似时，则将这一段轮廓线和与之对应的多段相连的轮廓线作为一对多的轮廓线位置；
20、所述将一对多的分支问题转化为多个一对一包括，在轮廓线的对应部分，按照轮廓线分段多的部分a存在的断点数量da，在轮廓线分段少的对应部分b的轮廓线上添加断点对轮廓线进行拆分，使da＝db；
21、其中，db表示轮廓线分段少的部分b存在的断点数量；
22、若相邻ping中一对多的轮廓线位置的相似程度小于设定的相关阈值或相邻ping中一对一的轮廓线两轮廓线的位置和形状差异大于设定的相关阈值时，则进行划分格网，在下层的轮廓线中均匀插入n个点p＝{pl|l∈[1,n]}，将该轮廓线等分成n份，在上层轮廓线上插入n个点q＝{ql|l∈[1,n]}}，且ql是上层轮廓线上与pl距离最近的点，连接这n对断点便在两轮廓线间形成n个空间格网；采用最短对角线法在每一个格网上生成三角形面片，从而在两轮廓线之间形成完整表面。
23、作为本专利技术所述的基于多波束测深的三维地形建模方法的一种优选方案，其中：若相邻路径测得相同位置的轮廓线存在差异，则判定存在差异的位置有特殊地形的可能，并结合两次的探测结果进行地形构建；
24、以地理坐标位置作为参考系，将相同位置坐标的填充面的高度高的作为本坐标位置的高点，将相同位置坐标的填充面的高度低的作为本坐标位置的低点，对作为建模基础的填充面进行修正；
25、设两次的探测结果分别为e、f，在修正时，在两次探测结果重合的位置，若e或f的探测结果出现随着位置坐标的定向变化至少一个探测结果不变且e、f两次探测的结果深度不同，设随着位置坐标的变化e的探测结果不变且e探测的结果深度为高点，则将e的探测结果的地理位置在高点处固定并将随着位置坐标的定向变化时e的探测结果不变的部分删除，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：对所述无人船的航行路径进行约束包括，获取测深区域，在测深区域规划无人船的航行路径，使两条平行路径上的探测信号存在1/2的重叠部分；
3.如权利要求2所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：所述采集水下数据包括，多波束水体数据通过Ping进行采集、存储和处理；
4.如权利要求3所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：所述一对一的轮廓线面片填充包括，设多波束相邻两Ping的轮廓线分别为P和Q；并根据所述轮廓线的形状将轮廓线分段，将每一段用直线表示，将两端轮廓线连接的点作为断点；
5.如权利要求4所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：所述相邻轮廓线之间进行填充还包括，若相邻Ping的轮廓线对应关系不满足一一对应的形式，则锁定相邻ping中一对多的轮廓线位置，将一对多的分支问题转化为多个一对一填充；
6.如权利要求5所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在
7.如权利要求6所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：所述三维地形建模包括，对多波束水体点云数据提取序列轮廓线；
8.一种采用如权利要求1-7任一所述方法的基于多波束测深的三维地形建模系统，其特征在于：
9.一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：对所述无人船的航行路径进行约束包括，获取测深区域，在测深区域规划无人船的航行路径，使两条平行路径上的探测信号存在1/2的重叠部分；
3.如权利要求2所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：所述采集水下数据包括，多波束水体数据通过ping进行采集、存储和处理；
4.如权利要求3所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：所述一对一的轮廓线面片填充包括，设多波束相邻两ping的轮廓线分别为p和q；并根据所述轮廓线的形状将轮廓线分段，将每一段用直线表示，将两端轮廓线连接的点作为断点；
5.如权利要求4所述的基于多波束测深的三维地形建模方法，其特征在于：所述相邻轮廓线之间进行填充还包括，若相邻ping的轮廓线对应关系不满足一一对应的形式，...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷开新，张百涛，杨毅，武洁，张臻哲，程蒙，张献蒙，张洋，郭亚森，王巍伟，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司建设分公司，
类型：发明
国别省市：
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