一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法和系统，通过仿真方法与水下测试的相互耦合，构建水下淤泥仿真地形候选模型，实施水下模拟作业，得到水下地形在水下地形淤泥检测环境下的实际淤泥检测质量参数并对模型实施调整，淤泥检测环境切分处理后实施水下地形仿真分析，得到可信度最高的可信水下地形参数，以首选淤泥检测环境来实施水下模拟作业得到首选实际淤泥检测质量参数，与可信度最高的参数实施比较，验证并输出水下地形的高程参数绘制优化结果。本发明专利技术在综合考虑其淤泥选用、地形绘制及优化的基础上，得能够综合研究人员的水下作业经验，把主观定性分析和客观数据定量计算相结合，能够避免单一定性分析或定量分析导致的片面性。量分析导致的片面性。量分析导致的片面性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法和系统


[0001]本专利技术涉及海洋测绘
，具体讲是一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法和系统。

技术介绍

[0002]由于自然和人类活动的影响，大量的泥沙等物质融入水体之中，泥沙夹杂有机物质淤积河流、湖泊，不仅造成水质污染和淤泥污染，影响航道安全，因此，各级管理部门对于水下地形测量、航道疏浚及淤泥厚度测量也提出了更高的要求；水下地形测量由于水下环境看不到、摸不着，测量过程比陆上测量要困难和复杂很多，水下地形测量过程复杂、专业性强，传统的水下地形测量技术如有人船搭载测深仪、RTK人工作业测量精度低、效率低下，无法在危险区、复杂环境下作业，有人船或者人工涉水测量，容易造成测量区域漏测等，已无法满足目前高精度、高要求、自动化的三维水下地形测量要求。
[0003]对于需要测量水深的水利建设全周期，水深测量具有重要的地位和作用，直接影响着水利设施能否在完工后正常运行，影响着水资源的合理利用和开发，为可持续发展奠定基础。水利建设过程中，实时监测、测量水底的高程和地质变化情况，作为修建的依据，测量精度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法，其特征在于，包括：构建水下淤泥仿真地形候选模型，通过所述水下淤泥仿真地形候选模型得到备选高程参数；对所述水下地形实施水下模拟作业，得到所述水下地形在多个水下地形淤泥检测环境下的多个实际淤泥检测质量参数；依据多个所述实际淤泥检测质量参数对所述水下淤泥仿真地形候选模型实施调整，得到调整水下地形仿真模型；对多个所述水下地形淤泥检测环境实施切分处理，得到多个网格淤泥检测环境，基于所述调整水下地形仿真模型，对多个所述网格淤泥检测环境实施水下地形仿真分析，得到P个可信水下地形参数；构建水下地形质量仿真模糊评价方法，并将多个所述可信水下地形参数分别输入所述水下地形质量仿真模糊评价方法，得到可信度最高的可信水下地形参数，所述可信度最高的可信水下地形参数对应的所述网格淤泥检测环境作为首选淤泥检测环境；依据所述首选淤泥检测环境，实施所述水下模拟作业，得到水下地形的首选实际淤泥检测质量参数，将所述首选实际淤泥检测质量参数与所述可信度最高的可信水下地形参数实施比较，得到所述水下地形的高程参数绘制优化结果。2.如权利要求1所述的一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法，所述水下淤泥仿真地形候选模型包括仿真水下边缘地形候选模型、仿真水下盆地地形候选模型和仿真水下中脊地形候选模型，所述备选高程参数基于所述仿真水下边缘地形候选模型、所述仿真水下盆地地形候选模型和所述仿真水下中脊地形候选模型得到；仿真水下边缘地形候选模型表征如下：；式中，为淤泥流速，即给定泥沙环境在低泥沙量情况下的淤泥平均速度，取各河道在低泥沙量情形下的平均淤泥速度，为河道的最高历史速度；为淤泥阻塞密度，以饱和河床底部间距换算；为阻塞密度下对应的速度值，对应淤泥在河床运动的最低速度，在实际泥沙流流动中，如果河床运动的区域未出现泥沙现象而引发停车淤泥阻塞，淤泥将采用低速缓慢地前进，流入下游，是不为零的速度，为常数；针对淤泥的运动，在实际泥沙流流动中，淤泥的流动速度低于砂石，设定淤泥流动速率的调控系数为，淤泥的流动速率如下式：；仿真水下盆地地形候选模型表征如下：普通
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淤泥在河谷运动等待的时间大于在流动河道的时间，河道独立且互不干扰，到达河谷后，依据转向需求选择相应的河道，从选择河道的盆地线开始以垂直方向堆叠，关注运动河谷盆地数而非运动长度，任意河道上的运动河谷盆地数由下式计算：
；式中为间隔（t
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，t）内河道上的运动河谷盆地数，为间隔（t
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，t）内加入运动的河谷盆地数，为间隔内的放行河谷盆地数；仿真水下中脊地形候选模型表征如下：河床运动的砂石或淤泥i从河道流入下游河道时，淤泥i判断其所在的运动河道上，前方是否仍有运动的淤泥，如果有，淤泥i将继续在河道内进行点运动，等待放行；如果没有，淤泥i判断下游河道上的目标河道组是否仍有剩余的容量，如果下式的条件不满足，淤泥i流入河道靠近上游的河床等候，以点运动的形式在河床堆叠，待满足下式的条件时，以预设的饱和河床底部时距放出：；式中，为河道目标河道组中=河道剩余空间允许容纳的河谷盆地数，为河道的最大容量，即河道空间允许容纳的河谷盆地数上限，分别表示河道上己有的运动河谷盆地数与流动河谷盆地数；如果满足上式条件，淤泥i判断下游河道目标河道组中剩余容量最大的河道，完成三步判断后，淤泥i将流入相应河道。3.如权利要求1所述的一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法，其特征在于：所述对所述水下地形实施水下模拟作业，得到所述水下地形在多个水下地形淤泥检测环境下的多个实际淤泥检测质量参数，具体包括：设置所述水下地形的水下地形淤泥检测环境一和水下地形淤泥检测环境二；分别依据所述水下地形淤泥检测环境一与所述水下地形淤泥检测环境二对所述水下地形实施水下模拟作业，得到实际淤泥检测质量参数一与实际淤泥检测质量参数二；所述依据多个所述实际淤泥检测质量参数对所述水下淤泥仿真地形候选模型实施调整，得到调整水下地形仿真模型，具体包括：基于所述水下地形淤泥检测环境一，设置所述水下淤泥仿真地形候选模型中需调整的部分所述备选高程参数；所述水下地形淤泥检测环境一经所述水下淤泥仿真地形候选模型处理后得到仿真高程参数质量一；比较所述实际淤泥检测质量参数一，与所述仿真高程参数质量一，当所述仿真高程参数质量一与所述实际淤泥检测质量参数一之间相离度超过0.3时，调整所述部分所述备选高程参数，得到模糊调整高程参数；基于所述水下地形淤泥检测环境二，调整所述模糊调整高程参数，得到次级调整高程参数；所述水下地形淤泥检测环境二经所述水下淤泥仿真地形候选模型处理后得到仿真高程参数质量二；比较所述实际淤泥检测质量参数二，与所述仿真高程参数质量二，当所述仿真高程参数质量二与所述实际淤泥检测质量参数二之间相离度超过0.3时，设置所述水下淤泥
仿真地形候选模型中需调整的参数为所述次级调整高程参数，并基于所述水下地形淤泥检测环境一对所述次级调整高程参数再次调整，直到所述不超过0.3并且所述不超过0.3，完成调整，得到所述调整水下地形仿真模型。4.如权利要求3所述的一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法，其特征在于，所述对多个所述水下地形淤泥检测环境实施切分处理，得到多个网格淤泥检测环境，基于所述调整水下地形仿真模型，对多个所述网格淤泥检测环境实施水下地形仿真分析，得到P个可信水下地形参数，具体包括：根据水流速的历史最值[WATERFLOWmin，WATERFLOWmax]，淤泥流速的历史最值[MUDFLOWmin，MUDFLOWmax]、最大侵蚀深度的历史最值[MaxErosionmin，MaxErosionmax]、波浪高度的历史最值[WaveHeightmin,WaveHeightmax]，设定所述水下地形淤泥检测环境的历史最值；基于所述水下地形淤泥检测环境的历史最值，通过均匀分布的方式，选择w个所述水流速的取值、x个所述淤泥流速的取值、y个所述最大侵蚀深度的取值、z个所述波浪高度的取值，得到P个所述网格淤泥检测环境，其中w，x，y，z均为正整数；基于所述调整水下地形仿真模型，在P个所述网格淤泥检测环境下分别实施水下地形仿真分析，得到P个所述可信水下地形参数。5.如权利要求4所述的一种基于深水淤泥采样的水下地形仿真方法，其特征在于，所述构建水下地形质量仿真模糊评价方法，并将多个所述可信水下地形参数分别输入所述水下地形质量仿真模糊评价方法，得到可信度最高的可信水下地形参数，所述可信度最高的可信水下地形参数对应的所述网格淤泥检测环境作为首选淤泥检测环境，具体包括：构建水下地形质量仿真模糊评价方法，并基于P个所述可信水下地形参数，得到P个可信水下地形参数可信度；将所述P个可信水下地形参数可信度中最高的可信度对应的所述可信水下地形参数设为所述可信度最高的可信水下地形参数，并将所述可信度最高的可信水下地形参数对应的所述网格淤泥检测环境作为首选淤泥检测环境。6.一种基于深水淤泥采样的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈欣，张政军，佘凯，储守成，王磊，刘军，陈中良，
申请(专利权)人：汇杰设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：