【技术实现步骤摘要】
基于无人机航空摄影和无人船水上水下一体化扫描方法
[0001]本专利技术涉及防波堤健康监测
,更具体的说是涉及一种基于无人机航空摄影和无人船水上水下一体化扫描方法。
技术介绍
[0002]作为港口基础设施的重要组成部分,防波堤能够防御波浪、冰凌、泥沙、水中激流等入侵港口区域,为港口提供一个安全稳定的掩蔽水域,从而保证港内船舶的平稳工作以及保护港内各种设施装备的安全。
[0003]防波堤工作环境比较恶劣,由风暴潮及近岸台风大浪直接导致的防波堤、护岸、海堤等海岸基础设施破坏案例屡见不鲜。防波堤破坏会造成巨大的经济损失,还将直接影响到港口内工作人员的安全以及各种装备设施的正常运转,因而开展防波堤巡检及时监测其结构健康状况具有重要经济和社会意义。
[0004]目前防波堤结构健康监测主要依靠目测、人工摄影、卷尺、水准仪、全站仪、GNSS RTK、潜水员水下勘察等方式,存在诸多明显缺点:检测劳动效率低,强度大且人员安全风险高;检测结果难以由点及面,展示结构物整体面貌;人工测量存在人为主观因素,导致测量误差较大,测量结果比较粗放,数字化程度低;GNSS RTK自动监测系统成本高(仅适于测点较少的直立堤身监测,不适用于数量众多含护面块体块石的斜坡堤、引堤及护岸)。
[0005]基于对防波堤、护岸损坏危害的认识以及针对现有监测技术的不足,已经有人提出采用无人机和无人船结合的方式对水上水下部分分别进行观测,但是这种检测方法往往存在以下不足:水上水下坐标基准不统一、水上水下数据精度不一致、水上水下数据不连续, ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于无人机航空摄影和无人船水上水下一体化扫描方法,其特征在于,包括以下步骤:将无人机和无人船搭载的所有传感器通过船载刚性稳定平台固联;量取各个传感器在水上水下一体化系统物方坐标系下的坐标值;将量取的杆臂值输入实时采集软件中进行水上水下数据采集,获取多源数据;将组合定位定姿解算后的数据导入水上水下一体化系统,将获取的多源数据转换至统一的当地工程坐标系;将转换至同一坐标系下的多源数据融合,建立防波堤整体面貌的三维模型。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机航空摄影和无人船水上水下一体化扫描方法,其特征在于,传感器包括:激光扫描仪、360
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全景相机、多波束测深仪、GNSS
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IMU组合导航设备;激光扫描仪搭载在无人机、无人船上,用于获取防波堤两侧斜坡水上部分的空间信息数据;多波束测深仪搭载在无人船上,用于获取防波堤两侧斜坡水下部分的空间信息数据;360
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全景相机搭载在无人机上,用于获取防波堤顶部结构的图像数据;GNSS
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IMU组合导航设备搭载在无人机上,用于为激光扫描仪、多波束测深仪和360
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全景相机提供定位信息、时间信息、姿态信息和航向信息。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机航空摄影和无人船水上水下一体化扫描方法,其特征在于,将通过360
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全景相机获取的防波堤顶部结构的图像数据转换至物方坐标系下,具体包括以下步骤:获取360
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全景相机拍摄图像数据时对应的拍摄参数信息,其中拍摄参数信息包括天线相位中心三维坐标和传感器姿态角;将天线相位中心三维坐标记为(X
C
、Y
C
、Z
C
),传感器姿态角包括滚动角俯仰角θ、航偏角ψ;将拍摄参数信息转换至物方坐标系下的公式为:式中:表示从物方坐标系到影像坐标系的旋转矩阵;表示影像坐标系到传感器坐标系的旋转矩阵;表示传感器坐标系到载体坐标系的旋转矩阵;表示地心地固坐标系到导航坐标系的旋转矩阵;表示载体坐标系到导航坐标系的旋转矩阵;为固定矩阵,用于导航坐标系和物方坐标系之间的转换。4.根据权利要求1所述的一种基于无人机航空摄影和无人船水上水下一体化扫描方法,其特征在于,杆臂值...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵旭,耿宝磊,张华庆,陈汉宝,金瑞佳,王昊,朱婷婷,
申请(专利权)人:交通运输部天津水运工程科学研究所,
类型:发明
国别省市:
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