海陆一体三维模型构建方法、装置、存储介质和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种海陆一体三维模型构建方法、装置、存储介质和电子设备，涉及海陆一体三维模型构建技术领域。通过机载激光雷达测深技术同步获取海陆一体的地形和数字影像，采用蓝绿激光可以同时接收陆地和水底的激光雷达回波，在软件的数据处理时，将陆地回波和海底回波进行一体化融合处理，因此可以直接生成陆地和海底无缝衔接的地形，无需对陆地和海底分别测量，三维模型构建的效率大大提升。利用机载激光测深技术直接得到了海陆一体的三维数字地形，无需进行陆地地形和海底地形平面基准统一、垂直基准统一、数据结构统一、数据空白区插值等复杂的处理过程，技术流程简单。技术流程简单。技术流程简单。

【技术实现步骤摘要】
海陆一体三维模型构建方法、装置、存储介质和电子设备


[0001]本专利技术涉及海陆一体三维模型构建
，具体涉及一种海陆一体三维模型构建方法、装置、存储介质和电子设备。

技术介绍

[0002]海陆一体三维模型首先需要获取海陆一体的数字地形，然后在地形数据上使用遥感影像或者其他影像进行纹理映射，生成三维数字模型。
[0003]在目前的方法中，对陆地地形和海底地形分别采用不同的技术进行采集，例如对于陆地地形使用激光雷达或者摄影测量的方法获取，对于水底地形使用船载多波束或单波束测量方法获取，然后将陆地地形和水底地形进行综合，最后再将影像映射到综合后的地形上生成三维模型。涉及到陆地地形和海底地形平面基准统一、垂直基准统一、数据结构统一、数据空白区插值等复杂的处理过程。
[0004]上述方法流程繁琐、对于海底地形数据获取采用船载测量技术，测量速度低、仪器测量覆盖范围窄，因此总体工作效率较低，而且在一些船只无法通行的浅水区和地形复杂区无法实现。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种海陆一体三维模型构建方法、装置、存储介质和电子设备，解决了现有的方法构建海陆一体三维模型的流程复杂，数据采集效率低的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，一种海陆一体三维模型构建方法，该方法包括：
[0010]同步获取海岸带海岛礁地区的机载激光雷达测深数据和数字影像；
[0011]基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一体三维模型的基础地形数据和海底影像；
[0012]基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像；
[0013]以所述基础地形数据为基础，使用所述海底影像和所述陆地正射影像进行纹理映射，生成海陆一体三维模型。
[0014]可选的，所述基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一体三维模型的基础地形数据和海底影像，包括如下步骤：
[0015]S2.1、基于采集的机载激光雷达测深数据、飞机的定位定姿数据和激光的指向信息，计算陆地、水面和水底的三维椭球坐标，生成原始激光点云数据；
[0016]S2.2、去除所述原始激光点云数据的水面点云数据和水底噪声，得到只包括陆地和水底的激光点云数据；
[0017]S2.3、基于所述只包括陆地和水底的激光点云数据，内插生成格网数字高程模型，作为用于构建海陆一体三维模型的基础地形数据；
[0018]S2.4、根据激光雷达点云数据上显示的瞬时平均海水面高程，将低于该高程值的地形作为水底数字高程模型，并对水底数字高程模型进行彩色渲染，将渲染后的彩色影像输出，作为海底影像。
[0019]可选的，所述基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像，包括如下步骤：
[0020]S3.1、对所述数字影像进行预处理和无控制空三解算，得到无控制点条件下的外方位元素和空三匹配点云数据；
[0021]S3.2、以S2.2中生成的激光点云数据作为控制点，进行有控制空三解算，得到优化后的外方位元素；
[0022]S3.3、基于优化后的外方位元素，生成陆地数字正射影像。
[0023]可选的，所述该方法还包括：
[0024]生成半透明的海面特效图层，将所述半透明的海面特效图层叠加在所述海陆一体三维模型上。
[0025]可选的，所述半透明的海面特效图层的高程与瞬时平均海水面高程相同。
[0026]可选的，所述对所述数字影像进行预处理包括：影像格式转换、影像增强和特征点匹配。
[0027]可选的，所述对水底数字高程模型进行彩色渲染包括：
[0028]利用GIS软件按高程值对水底数字高程模型进行彩色渲染。
[0029]第二方面，一种海陆一体三维模型构建装置，该装置包括：
[0030]数据采集模块，用于同步获取海岸带海岛礁地区的机载激光雷达测深数据和数字影像；
[0031]基础地形数据和海底影像生成模块，用于基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一体三维模型的基础地形数据和海底影像；
[0032]陆地数字正射影像生成模块，用于基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像；
[0033]纹理映射模块，用于以所述基础地形数据为基础，使用所述海底影像和所述陆地正射影像进行纹理映射，生成海陆一体三维模型。
[0034]可选的，所述基础地形数据和海底影像生成模块基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一体三维模型的基础地形数据和海底影像，包括如下步骤：
[0035]S2.1、基于采集的机载激光雷达测深数据、飞机的定位定姿数据和激光的指向信息，计算陆地、水面和水底的三维椭球坐标，生成原始激光点云数据；
[0036]S2.2、去除所述原始激光点云数据的水面点云数据和水底噪声，得到只包括陆地和水底的激光点云数据；
[0037]S2.3、基于所述只包括陆地和水底的激光点云数据，内插生成格网数字高程模型，作为用于构建海陆一体三维模型的基础地形数据；
[0038]S2.4、根据激光雷达点云数据上显示的瞬时平均海水面高程，将低于该高程值的地形作为水底数字高程模型，并对水底数字高程模型进行彩色渲染，将渲染后的彩色影像
输出，作为海底影像。
[0039]可选的，所述陆地数字正射影像生成模块基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像，包括如下步骤：
[0040]S3.1、对所述数字影像进行预处理和无控制空三解算，得到无控制点条件下的外方位元素和空三匹配点云数据；
[0041]S3.2、以S2.2中生成的激光点云数据作为控制点，进行有控制空三解算，得到优化后的外方位元素；
[0042]S3.3、基于优化后的外方位元素，生成陆地数字正射影像。
[0043]可选的，该装置还包括：海面特效图层生成模块，用于生成半透明的海面特效图层，将所述半透明的海面特效图层叠加在所述海陆一体三维模型上。
[0044]可选的，所述海面特效图层生成模块生成的半透明的海面特效图层的高程与瞬时平均海水面高程相同。
[0045]可选的，所述陆地数字正射影像生成模块对所述数字影像进行预处理包括：影像格式转换、影像增强和特征点匹配。
[0046]可选的，所述纹理映射模块按高程值对水底数字高程模型进行彩色渲染。
[0047]第三方面，一种计算机可读存储介质，其存储用于构建海陆一体三维模型的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如下步骤：
[0048]同步获取海岸带海岛礁地区的机载激光雷达测深数据和数字影像；
[0049]基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一体三维模型的基础地形数据和海底影像；
[0050]基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海陆一体三维模型构建方法，其特征在于，该方法包括：同步获取海岸带海岛礁地区的机载激光雷达测深数据和数字影像；基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一体三维模型的基础地形数据和海底影像；基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像；以所述基础地形数据为基础，使用所述海底影像和所述陆地正射影像进行纹理映射，生成海陆一体三维模型。2.如权利要求1所述的一种海陆一体三维模型构建方法，其特征在于，所述基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一体三维模型的基础地形数据和海底影像，包括如下步骤：S2.1、基于采集的机载激光雷达测深数据、飞机的定位定姿数据和激光的指向信息，计算陆地、水面和水底的三维椭球坐标，生成原始激光点云数据；S2.2、去除所述原始激光点云数据的水面点云数据和水底噪声，得到只包括陆地和水底的激光点云数据；S2.3、基于所述只包括陆地和水底的激光点云数据，内插生成格网数字高程模型，作为用于构建海陆一体三维模型的基础地形数据；S2.4、根据激光雷达点云数据上显示的瞬时平均海水面高程，将低于该高程值的地形作为水底数字高程模型，并对水底数字高程模型进行彩色渲染，将渲染后的彩色影像输出，作为海底影像。3.如权利要求2所述的一种海陆一体三维模型构建方法，其特征在于，所述基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像，包括如下步骤：S3.1、对所述数字影像进行预处理和无控制空三解算，得到无控制点条件下的外方位元素和空三匹配点云数据；S3.2、以S2.2中生成的激光点云数据作为控制点，进行有控制空三解算，得到优化后的外方位元素；S3.3、基于优化后的外方位元素，生成陆地数字正射影像。4.如权利要求1所述的一种海陆一体三维模型构建方法，其特征在于，所述该方法还包括：生成半透明的海面特效图层，将所述半透明的海面特效图层叠加在所述海陆一体三维模型上。5.如权利要求4所述的一种海陆一体三维模型构建方法，其特征在于，所述半透明的海面特效图层的高程与瞬时平均海水面高程相同。6.如权利要求3所述的一种海陆一体三维模型构建方法，其特征在于，所述对所述数字影像进行预处理包括：影像格式转换、影像增强和特征点匹配。7.如权利要求2所述的一种海陆一体三维模型构建方法，其特征在于，所述对水底数字高程模型进行彩色渲染包括：利用GIS软件按高程值对水底数字高程模型进行彩色渲染。8.一种海陆一体三维模型构建装置，其特征在于，该装置包括：数据采集模块，用于同步获取海岸带海岛礁地区的机载激光雷达测深数据和数字影像；基础地形数据和海底影像生成模块，用于基于所述机载激光雷达测深数据生成海陆一
体三维模型的基础地形数据和海底影像；陆地数字正射影像生成模块，用于基于所述机载激光雷达测深数据和数字影像生成陆地数字正射影像；纹理映射模...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鼎坚，吴芳，李丹，于坤，李勇志，王建超，张文凯，赵政，张宗贵，李奇，冀欣阳，李天祺，
申请(专利权)人：中国自然资源航空物探遥感中心，
类型：发明
国别省市：