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申请/专利权人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

摘要：本发明公开了一种运行期土石坝上游坝坡水上水下坡比联合校准的方法，对获得的激光点云数据和声呐扫描数据进行预处理，获得基础数据；构建统一的大地坐标系，并将基础数据转换到大地坐标系，调用预配置的匹配算法对基础数据进行配准和对齐；基于对齐后的基础数据进行数据融合，获得融合数据；基于融合数据，提取坝坡轮廓、计算并优化坡比，获得坡比数据，包括局部坡比数据和全局坡比数据；读取独立控制点数据，对坡比数据进行验证，给出坡比的均方根误差和置信区间；基于验证后的坡比数据，构建土石坝的三维模型。通过两种数据融合互相校准，联合确定运行期土石坝上游坝坡坡比的方法，提高了测量准确性。

主权项：1.一种运行期土石坝上游坝坡水上水下坡比联合校准的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、确定土石坝范围，采用三维激光扫描仪获取水上坝坡的激光点云数据；采用水下声呐获取水下坝坡区域的声呐扫描数据；对获得的激光点云数据和声呐扫描数据进行预处理，获得基础数据；步骤S2、构建统一的大地坐标系，并将基础数据转换到大地坐标系，调用预配置的匹配算法对基础数据进行配准和对齐；基于对齐后的基础数据进行数据融合，获得融合数据；步骤S3、基于融合数据，提取坝坡轮廓、计算并优化坡比，获得坡比数据，包括局部坡比数据和全局坡比数据；步骤S4、读取独立控制点数据，对坡比数据进行验证，给出坡比的均方根误差和置信区间；基于验证后的坡比数据，构建土石坝的三维模型；所述步骤S2中，调用预配置的匹配算法对基础数据进行配准和对齐的过程，具体为：步骤S21、计算点云质心和协方差矩阵，通过特征值分解获得主方向向量，构建初始变换矩阵并对激光点云进行初始变换；步骤S22、使用八叉树对点云空间划分，在多个尺度上提取特征、检查几何一致性并估计变换，最后用ICP方法精细对齐；步骤S23、提取并变换水陆交界线，构建优化问题并求解，得到交界线变换矩阵和变换后的水陆交界线；所述步骤S2中，基于对齐后的基础数据进行数据融合，获得融合数据的过程，具体为：步骤S24、将激光点云变换到声呐坐标系，基于证据理论构建融合框架，计算基本概率分配并融合，输出初步融合点云及不确定性估计；步骤S25、构建k近邻图，定义包含数据项和平滑项的能量函数，将问题转化为马尔可夫随机场上的能量最小化，用图割算法求解；步骤S26、提取交界区域点集，计算融合权重，拟合局部平面并投影点，加权平均更新坐标，替换融合点云中相应点，输出最终融合点云；所述步骤S3具体为：步骤S31、通过多尺度张量投票方法构建区域分割模块，对融合数据进行分割处理；步骤S32、读取分割后的融合数据，进行局部线性嵌入降维，从降维后的数据中，提取坝坡中心线；步骤S33、采用自适应多尺度边缘检测算法优化坝坡中心线的边缘轮廓；步骤S34、沿优化后的坝坡中心线构建弗雷内标架，生成初始横剖面并进行平滑；步骤S35、对每个横剖面进行分段计算坡比，获得局部坡比数据。

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