【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海岸沙丘运移预测，具体涉及一种海岸沙丘运移监测与预警方法。
技术介绍
1、海岸沙丘地处海陆交界地带，是一种独特的海岸地貌类型，记录了海岸带风沙动力地貌系统的演变过程，反映了陆-海-气之间的复杂相互作用，蕴含着丰富的气候变迁、海平面变化、环境演变等信息，在全球变化研究中具有重要的指示意义，海岸沙丘的形成演化是数千年来海洋、陆地和大气环境相互耦合作用的产物，可为重建海岸动力过程、海平面变动、环境演变的研究提供证据，其动态变化探测与演变解析一直是沙丘科学研究的重点方向和热点。
2、传统测量方法和遥感技术虽然在一定程度上能够监测海岸沙丘的变化，但存在精度不高、工作效率低、覆盖范围有限的缺陷，而且海岸沙丘容易受到极端天气和人类活动的破坏，传统测量方式难以对海岸沙丘形态演化做出有效分析，进而对海岸沙丘的运移状态进行预测，因此，如何选择合适的评估标准，并进行针对性的监测评估，是我们要解决的问题，为此，现提出一种海岸沙丘运移监测与预警方法。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种海岸沙丘运移监测与预警方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种海岸沙丘运移监测与预警方法，包括以下步骤：
4、步骤1，选定海岸沙丘运移监测的研究区，获取研究区的地理、气候、水文数据，预设监测时间点并规划航线，使用搭载lidar系统的无人机进行航拍，收集海岸沙丘区域的激光点云数据，基于无人机平台
5、步骤2，对获取的激光点云数据进行预处理，利用滤波算法处理点云数据，构建沙丘区域的高精度数字高程模型，并提取海岸沙丘运移预警的关联特征，其中，数字高程模型为dem；
6、步骤3，基于不同时间点获取的dem数据，进行差值计算，分析海岸沙丘在不同时间段的形态变化，识别侵蚀和沉积区域，评估海岸沙丘的运移状态；
7、步骤4，结合预处理后的激光点云数据和海岸沙丘运移预警的关联特征，综合分析海岸沙丘运移状态的评估结果，得到海岸运移预警系数；
8、步骤5，根据海岸运移预警系数与历史监测数据，划分海岸运移的预警等级，分别为低预警等级、中预警等级以及高预警等级，并根据预警分析结果制定相应的管理措施。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤1中，收集海岸沙丘区域激光点云数据的过程为：
10、步骤101，选定需进行海岸沙丘运移监测的待测研究区，并收集研究区的地理、气候、水文数据，其中，地理数据包括地形、地貌特征、经纬度范围以及沙丘分布、类型，气候数据包括风向、风速、温度、降水量，水文数据包括研究区春季和秋季的常浪向、强浪向、平均波高、平均潮差，分析其对海岸沙丘的影响；
11、步骤102，根据研究目的和区域特性，预设监测时间点，覆盖不同的季节和时间段，观察海岸沙丘的动态变化，并根据研究区海岸线的走向，规划无人机航线，确保相邻测线之间重叠度约30%，以实现研究区的全覆盖监测，航线需避开禁飞区和障碍物，确保飞行安全；
12、步骤103，准备无人机平台，并在无人机平台搭载lidar系统和pos系统，预设无人机飞行高度为60米，其中，选择dji m600 pro无人机平台，搭载velodyne vlp-16 lidar传感器，配备trimble apx-15 pos系统，用于实时记录无人机的位置和姿态信息，与lidar数据结合，提高数据精度；
13、步骤104，进行现场踏勘，评估地形和存在的障碍物影响，对无人机航线进行优化，以避免风险并提高效率，并检查无人机状态，布设地面站和地面控制点，为后续数据处理提供精度校准；
14、步骤105，按照预设的航线，启动无人机进行航拍，确保无人机沿航线稳定飞行，lidar系统正常工作，获取海岸沙丘区域的激光点云数据，并将lidar系统和pos系统收集的数据传输至地面站，进行备份，确保数据的安全和完整。
15、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤2中，沙丘区域的数字高程模型的构建过程为：
16、步骤201，提取收集的激光点云数据，对不同飞行航线获取的激光点云数据进行拼接，确保整个研究区域的数据完整性，并去除航线间重叠的点云数据，避免在后续处理中出现数据冗余和不均匀分布，形成连续的点云模型；
17、步骤202，采用sor离群点去噪算法，滤除不属于合理观测值的uav lidar回波数据，提高点云数据的准确性，并基于坡度滤波算法原理，将离散的海岸沙丘监测区点云数据组织成规则格网，结合规则格网内预设的坡度和高程阈值，分析格网内的坡度和高程信息，对点云数据进行处理，去除噪声和异常值；
18、步骤203，利用经去噪和滤波处理后的点云数据，通过自然邻域插值法，构建海岸沙丘区域的高精度数字高程模型，数字高程模型能够反映沙丘形态和高度变化；
19、步骤204，从数字高程模型中提取海岸沙丘运移的关键特征，分别为沙丘的高度、坡度、地形粗糙度和沙丘形态变化，并分析海岸沙丘形态变化的速度、方向和规模，提取与海岸沙丘运移预警关联的特征指标，为迁移速度、沙丘高度变化、风速、波浪能级以及坡度变化。
20、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤3中，海岸沙丘运移状态的评估过程为：
21、步骤301，基于生成的不同时间点的dem数据，进行数据配置，将不同时间点的dem数据统一到同一坐标系统和相同的空间分辨率下，以确保空间位置的一致性，进行准确的比较，并按同一范围对dem数据进行裁剪，确保分析区域的一致性；
22、步骤302，对配准后的dem数据进行差值计算，从一个时期的dem中减去另一个时期的dem，得到地形变化的差分dem，以获取两期间隔时间段内的海岸沙丘变化结果；
23、步骤303，将差分dem数据进行可视化，使用色带图表示地形变化，其中，不同的颜色代表不同的地形变化幅度，蓝色表示侵蚀，红色表示沉积，并在差分dem中，识别出不同时间段内海岸沙丘的侵蚀和沉积区域，侵蚀区域表现为dem值降低，沉积区域表现为dem值增加；
24、步骤304，根据沙丘地形特征，设定侵蚀和沉积变化的阈值，并计算dem差值的绝对值，量化侵蚀和沉积的幅度，进一步分析沙丘形态变化的程度和范围，结合自然因素和人为因素，对侵蚀与沉积原因进行分析，结合气象数据（如降雨量、风向风速等）和海洋动力条件（如潮汐、波浪等），分析自然因素对海岸沙丘侵蚀和沉积的影响，考虑人类活动对海岸沙丘的影响，如河流上游水土保持措施、河流输沙量变化、旅游活动、养殖区活动等；
25、步骤305，根据dem差值结果，评估海岸沙丘的运移状态，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤1中，收集海岸沙丘区域激光点云数据的过程为：
3.根据权利要求2所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤2中，沙丘区域的数字高程模型的构建过程为：
4.根据权利要求3所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤3中，海岸沙丘运移状态的评估过程为：
5.根据权利要求4所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤4中，海岸运移预警系数的获取过程为：
6.根据权利要求5所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述海岸运移预警系数的计算过程为：
7.根据权利要求6所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述海岸运移预警系数的计算公式为：
8.根据权利要求7所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤5中，根据预警分析结果制定相应管理措施的过程为：
9.根据权利要求8所述的一种海
...【技术特征摘要】
1.一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤1中，收集海岸沙丘区域激光点云数据的过程为：
3.根据权利要求2所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤2中，沙丘区域的数字高程模型的构建过程为：
4.根据权利要求3所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤3中，海岸沙丘运移状态的评估过程为：
5.根据权利要求4所述的一种海岸沙丘运移监测与预警方法，其特征在于：所述步骤4中，海岸运...
【专利技术属性】
技术研发人员：麻德明，杜军，田梓文，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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