一种河道三维模型的构建方法及其在内河通航预测的应用技术

本发明专利技术涉及内河通航预测应用技术领域，特别涉及一种河道三维模型的构建方法及其在内河通航预测的应用，在构建河道三维模型时，考虑测量船的吃水深度以及河道水深，实际探测区域有限，因此利用水文算法模型以及河岸点位信息沿河道补充水深数据至河岸，同时，考虑到测量生成的点云数据可能不具备一个完整连续的三维形态，数据密度较低的情况，对测量采集的离散点水深数据进行了插值处理，从而提高三维模型构建的准确性和有效性；同时，将构建的三维模型应用于内河通航预测的应用，结合实时的水位数据

【技术实现步骤摘要】
一种河道三维模型的构建方法及其在内河通航预测的应用


[0001]本专利技术涉及内河通航预测
，特别涉及一种河道三维模型的构建方法及其在内河通航预测的应用
。

技术介绍

[0002]目前，三维可视化方法在各行各业都实现对三维地物或建筑的立体描述，对建筑的纹理也能细致的表达，也能驱动三维场景，给用户带来良好的用户体验
。
随着城市内陆河道防洪
、
蓄洪
、
航运等能力的持续加强与改善，展开河道测量工作，构建河道三维模型对于河道治理
、
疏通
、
排淤等后续决策工作具有极其重要的意义
。
[0003]而对于内河通航而言，河道的地形和水深可能影响船舶通航的安全性，因此，通过构建河道三维模型，并将其应用于河道通航预测，是当前的一个重要发展方向
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种河道三维模型的构建方法及其在内河通航预测的应用，有效提高河道三维模型的构建精度，并应用于河道通航预测，提高通航安全性
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种河道三维模型的构建方法，包括步骤：
S1、
通过测量船获取河道水深测量数据，得到河道的离散点形式水深数据，并通过无人机，获取河道正射影像；
S2、
根据河岸点位信息沿河道补充水深数据至河岸，所述河岸点位信息基于所述河道正射影像提取；
S3、
>对所述水深数据进行插值，并生成栅格数据，基于所述栅格数据构建三维模型
。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：一种河道三维模型的构建方法在内河通航预测的应用，包括步骤：
S1、
预先通过以上所述的一种河道三维模型的构建方法进行河道建模，得到河道三维模型，并通过安装在河道的水位检测仪获取建模时的第一水位信息；
S2、
向安装在河道的水位检测仪获取实时的第二水位信息；
S3、
根据所述第一水位信息
、
所述第二水位信息
、
船舶吃水深度以及船舶航道在三维模型中的深度，预测船舶是否存在触底风险
。
[0007]本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种河道三维模型的构建方法及其在内河通航预测的应用，在构建河道三维模型时，考虑测量船的吃水深度以及河道水深，实际探测区域有限，因此利用水文算法模型以及河岸点位信息沿河道补充水深数据至河岸，同时，考虑到测量生成的点云数据可能不具备一个完整连续的三维形态，数据密度较低的情况，对测量采集的离散点水深数据进行了插值处理，从而提高三维模型构建的准确性和有效性
。
同时，
将构建的三维模型应用于内河通航预测的应用，结合实时的水位数据
、
船舶吃水深度等，预测船舶通航是否存在触底风险，提高内河通航的安全性
。
附图说明
[0008]图1为本专利技术实施例的一种河道三维模型的构建方法的流程图；图2为本专利技术实施例的一种河道三维模型的构建方法的颜色渐变处理示意图；图3为本专利技术实施例的一种河道三维模型的构建方法的颜色渐变处理结果示例图；图4为本专利技术实施例的一种河道三维模型的构建方法在内河通航预测的应用的流程示例图；图5为本专利技术实施例的一种河道三维模型的构建方法的水深数据补充函数示例图
。
具体实施方式
[0009]为详细说明本专利技术的
技术实现思路

、
所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明
。
[0010]请参照图1至图3，一种河道三维模型的构建方法，包括步骤：
S1、
通过测量船获取河道水深测量数据，得到河道的离散点形式水深数据，并通过无人机，获取河道正射影像；
S2、
根据河岸点位信息沿河道补充水深数据至河岸，所述河岸点位信息基于所述河道正射影像提取；
S3、
对所述水深数据进行插值，并生成栅格数据，基于所述栅格数据构建三维模型
。
[0011]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种河道三维模型的构建方法及其在内河通航预测的应用，在构建河道三维模型时，考虑测量船的吃水深度以及河道水深，实际探测区域有限，因此利用水文算法模型以及河岸点位信息沿河道补充水深数据至河岸，同时，考虑到测量生成的点云数据可能不具备一个完整连续的三维形态，数据密度较低的情况，对测量采集的离散点水深数据进行了插值处理，从而提高三维模型构建的准确性和有效性
。
同时，将构建的三维模型应用于内河通航预测的应用，结合实时的水位数据
、
船舶吃水深度等，预测船舶通航是否存在触底风险，提高内河通航的安全性
。
[0012]进一步的，步骤
S2
具体为：从所述正射影像中提取出岸线经纬度信息，将该位置设置为水深值0点；为补充靠近河岸两侧水深数据，以二次函数来描述水深情况，用公式表示为：
z=ax^2+bx
；其中，
z
表示估算点（
x, y
）的水深数据；将步骤1测量所得的水深数据代入公式，得到其中的常数
a
和
b
；将需要估算的估算点的横坐标代入计算，得到估算点的水深数据；基于上述步骤，补充水深数据至河岸；最后把该数据加入到
xyz
数组当中，组成处理后的水深数据
。
[0013]由上述描述可知，通过上述步骤，实现河道至河岸的水深数据的补足
。
[0014]进一步地，步骤
S3
中对所述水深数据进行插值具体为：根据
Kringing
插值算法，对所述水深数据进行插值
。
[0015]由上述描述可知，通过
Kringing
插值算法对所述水深数据进行插值作为本专利技术的一种具体实施例
。
[0016]进一步地，基于所述栅格数据构建三维模型具体为：对所述栅格数据根据水深分布进行颜色渐变处理，并提取纹理贴图文件；根据所述栅格数据构建三维网格模型；对三维网格模型进行平滑处理，同时根据所述纹理贴图文件对所述三维网格模型进行贴图，得到三维模型数据
。
[0017]由上述描述可知，在生成栅格数据后根据水深分布进行了颜色渐变处理，提取贴图，并在得到的三维模型数据中体现，从而能够更具颜色更加直观了解水深情况，丰富展示效果
。
[0018]进一步地，还包括步骤：
S4、
依据
3DTiles
格式规范，对所述三维模型数据进行切片处理，获取最终的切片文件在
Web
三维引擎中进行加载展示
。
[0019]进一步地，所述水深测量数据由所述测量船通过搭载单波束或多波束测量设备测量得到
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种河道三维模型的构建方法，其特征在于，包括步骤：
S1、
通过测量船获取河道水深测量数据，得到河道的离散点形式水深数据，并通过无人机，获取河道正射影像；
S2、
根据河岸点位信息沿河道补充水深数据至河岸，所述河岸点位信息基于所述河道正射影像提取；
S3、
对所述水深数据进行插值，并生成栅格数据，基于所述栅格数据构建三维模型；步骤
S3
中对所述水深数据进行插值具体为：根据
Kringing
插值算法，对所述水深数据进行插值；基于所述栅格数据构建三维模型具体为：对所述栅格数据根据水深分布进行颜色渐变处理，并提取纹理贴图文件；根据所述栅格数据构建三维网格模型；对三维网格模型进行平滑处理，同时根据所述纹理贴图文件对所述三维网格模型进行贴图，得到三维模型数据
。2.
根据权利要求1所述的一种河道三维模型的构建方法，其特征在于，步骤
S2
具体为：从所述正射影像中提取出岸线经纬度信息，将岸线位置设置为水深值0点；为补充靠近河岸两侧水深数据，以二次函数来描述水深情况，用公式表示为：
z=ax^2+bx
；其中，
z
表示估算点（
x, y
）的水深数据；将步骤1测量所得的水深数据代入公式，得到其中的常数
a
和
b
；将需要估算的估算点的横坐标代入计算，得到估算点的水深数据；基于上述步骤，补充水深数据至河岸；最后把该数据加入到
xyz
数组当中，组成处理后的水深数据
。3.
根据权利要求1所述的一种河道三维模型的构建方法，其特征在于，还包括步骤：
S4、
依据
3DTiles
格式规范，对所述三维模型数据进行切片处理，获取最终的切片文件在
Web
三维引擎中进行加载...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍满禁，李伟，李颖强，黄少康，颜巧婷，
申请(专利权)人：共享数据福建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：