恭喜中国科学院烟台海岸带研究所尚伟涛获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院烟台海岸带研究所申请的专利基于无人机和无人船的海岸带SBT-DEM构建方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115290055B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210791009.3,技术领域涉及:G01C13/00;该发明授权基于无人机和无人船的海岸带SBT-DEM构建方法是由尚伟涛;曹豹杰;高志强设计研发完成,并于2022-07-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于无人机和无人船的海岸带SBT-DEM构建方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于无人机和无人船的海岸带SBT‑DEM构建方法,包括:步骤S1:海岸带测区内,使用无人机激光雷达与测深无人船进行海岸带地形与水深的测量;步骤S2:对无人机测得的原始陆地点云数据和无人船测得的水深数据进行误差校正、坐标解算、基准转换处理,得到处于同一坐标系统的测区陆地与海底三维坐标点;步骤S3:使用地理信息系统空间数据处理方法,分别得到陆地和海底的DEM,进行无缝镶嵌处理,得到海岸带SBT‑DEM。本发明解决现有技术存在近岸浅水区水深精度低、构建的SBT‑DEM空间分辨率低、构建技术过程复杂繁琐等问题,实现海岸带SBT‑DEM的简便、快速与精细化构建。
本发明授权基于无人机和无人船的海岸带SBT-DEM构建方法在权利要求书中公布了:1.基于无人机与无人船的海岸带SBT-DEM构建方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:海岸带测区内,使用无人机激光雷达与测深无人船进行海岸带地形与水深的测量,得到原始陆地点云数据和水深点云数据;所述步骤S1具体为:步骤S11:测区踏勘和遥感影像地图收集,根据天气和海况预报数据挑选作业日期和时段,选定测区内控制点、测量点;所述测区为海岸带分别向陆地和海水延伸的区域,包括陆地域、海水域,且二者重叠形成潮间带;所述控制点为已有的地形勘测点,所述测量点为待监测目标的地形点,用于之后的计算和验证;步骤S12:根据控制点坐标计算误差纠偏值;步骤S13:低潮时段露出潮间带时,在测区内利用手持GNSSRTK设备采集潮间带的测量点坐标数据,并根据误差纠偏值校正,得到纠偏后所需平面和高程坐标系下的标准测量点坐标数据;其中的一部分标准数据标准点用于对无人机和无人船测量点数据的精度控制,另一部分标准数据作为验证点用于之后的SBT-DEM精度验证;步骤S14:风浪高潮时段,采用自动巡航模式控制无人船沿设定的轨迹线进行海水域的水深测量,获取原始水深点云数据;同时测量海水温盐深参数来计算实际海水声速值;步骤S15:低潮时段,采用自动巡航模式控制无人机沿设定的目标航迹线进行陆地域的地形测量,获取原始陆地点云数据;其中,无人船与无人机的测量数据在潮间带存在重叠区;步骤S2:对原始陆地点云数据和水深数据进行误差校正、坐标计算、基准转换处理,得到处于同一坐标系统的测区陆地与海底三维坐标点数据;所述步骤S2具体为:步骤S21:将基准站的静态GNSS数据和无人机飞行期间的POS定位定向数据进行组合导航解算,得到无人机的航迹文件:无人机的真实航迹线与实时姿态角;POS定位定向数据包括GNSS定位与IMU姿态定向数据;步骤S22:基于原始陆地点云数据和无人机的航迹文件进行点云解算得到陆地激光点云,并删除偏差点,输出LAS格式的陆地点云文件;步骤S23:a.对回声测深仪的原始测深数据滤除水深异常点;b.再使用测算的实际海水声速对水深数据进行声速修正;c.最后使用无人船姿态传感器记录的实时姿态角数据对水深数据进行姿态修正,姿态角数据包括俯仰角与横摇角,得到回声测深仪的水深修正数据z’;步骤S24:基于无人船所搭载的GNSS接收机的三维坐标数据x、y、z、回声测深仪的水深修正数据z’和GNSS接收机天线相位中心至回声测深仪的换能器底部中心的固定高度t,计算海底三维坐标点云数据x、y、z-t-z’;步骤S25:统一陆地点云和海底点云的坐标系,得到同一坐标系下的陆地与海底三维坐标点云;步骤S3:使用地理信息系统空间数据处理方法,分别得到陆地和海底的DEM,进行无缝镶嵌处理,得到海岸带SBT-DEM;所述步骤S3具体为:步骤S31:基于海底地形点云和陆地地形点云在潮间带区域的重叠数据,使用标准点坐标分别计算海底和陆地地形点云的固定误差,对所有海底和陆地地形点云数据的高程值分别进行固定误差校正;步骤S32:基于固定误差校正后的海底地形点云,使用空间插值方法生成海底DEM;步骤S33:基于固定误差校正后的陆地点云,使用点云滤波分离地面点与非地面点,对地面点使用空间插值方法生成陆地DEM;所述使用点云滤波分离地面点与非地面点包括根据高程z方向经验阈值区分地面点与非地面点;步骤S34:以海陆DEM重叠区的靠海侧边界为起始边向陆地方向生成单侧缓冲区,缓冲区内使用反距离加权镶嵌法进行DEM镶嵌运算,重叠区内的非缓冲区域保留满足精度阈值要求的陆地DEM作为输出结果;非重叠区的海陆DEM不做处理直接输出;用于得到同时满足无缝平滑拼接和低高程精度损失的海岸带SBT-DEM;所述海岸带SBT-DEM中包括估算的各个位置的高程值;步骤S35:基于距离测区最近邻的两个验潮站的理论深度基准面至平均海平面的垂直距离LA、LB和两站至测区的平面距离DA、DB,使用反距离加权法计算测区的L值:L=DBLA+DALBDA+DB,之后进行垂直基准转换,得到海图基准的SBT-DEM。
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