恭喜中國科學院煙臺海岸帶研究所尚偉濤獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中國科學院煙臺海岸帶研究所申請的專利基于無人機和無人船的海岸帶SBT-DEM構建方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115290055B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-13發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210791009.3,技術領域涉及:G01C13/00;該發明授權基于無人機和無人船的海岸帶SBT-DEM構建方法是由尚偉濤;曹豹杰;高志強設計研發完成,并于2022-07-05向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于無人機和無人船的海岸帶SBT-DEM構建方法在說明書摘要公布了:本發明公開了基于無人機和無人船的海岸帶SBT?DEM構建方法,包括:步驟S1:海岸帶測區內,使用無人機激光雷達與測深無人船進行海岸帶地形與水深的測量;步驟S2:對無人機測得的原始陸地點云數據和無人船測得的水深數據進行誤差校正、坐標解算、基準轉換處理,得到處于同一坐標系統的測區陸地與海底三維坐標點;步驟S3:使用地理信息系統空間數據處理方法,分別得到陸地和海底的DEM,進行無縫鑲嵌處理,得到海岸帶SBT?DEM。本發明解決現有技術存在近岸淺水區水深精度低、構建的SBT?DEM空間分辨率低、構建技術過程復雜繁瑣等問題,實現海岸帶SBT?DEM的簡便、快速與精細化構建。
本發明授權基于無人機和無人船的海岸帶SBT-DEM構建方法在權利要求書中公布了:1.基于無人機與無人船的海岸帶SBT-DEM構建方法,其特征在于,包括如下步驟:步驟S1:海岸帶測區內,使用無人機激光雷達與測深無人船進行海岸帶地形與水深的測量,得到原始陸地點云數據和水深點云數據;所述步驟S1具體為:步驟S11:測區踏勘和遙感影像地圖收集,根據天氣和海況預報數據挑選作業日期和時段,選定測區內控制點、測量點;所述測區為海岸帶分別向陸地和海水延伸的區域,包括陸地域、海水域,且二者重疊形成潮間帶;所述控制點為已有的地形勘測點,所述測量點為待監測目標的地形點,用于之后的計算和驗證;步驟S12:根據控制點坐標計算誤差糾偏值;步驟S13:低潮時段露出潮間帶時,在測區內利用手持GNSSRTK設備采集潮間帶的測量點坐標數據,并根據誤差糾偏值校正,得到糾偏后所需平面和高程坐標系下的標準測量點坐標數據;其中的一部分標準數據標準點用于對無人機和無人船測量點數據的精度控制,另一部分標準數據作為驗證點用于之后的SBT-DEM精度驗證;步驟S14:風浪高潮時段,采用自動巡航模式控制無人船沿設定的軌跡線進行海水域的水深測量,獲取原始水深點云數據;同時測量海水溫鹽深參數來計算實際海水聲速值;步驟S15:低潮時段,采用自動巡航模式控制無人機沿設定的目標航跡線進行陸地域的地形測量,獲取原始陸地點云數據;其中,無人船與無人機的測量數據在潮間帶存在重疊區;步驟S2:對原始陸地點云數據和水深數據進行誤差校正、坐標計算、基準轉換處理,得到處于同一坐標系統的測區陸地與海底三維坐標點數據;所述步驟S2具體為:步驟S21:將基準站的靜態GNSS數據和無人機飛行期間的POS定位定向數據進行組合導航解算,得到無人機的航跡文件:無人機的真實航跡線與實時姿態角;POS定位定向數據包括GNSS定位與IMU姿態定向數據;步驟S22:基于原始陸地點云數據和無人機的航跡文件進行點云解算得到陸地激光點云,并刪除偏差點,輸出LAS格式的陸地點云文件;步驟S23:a.對回聲測深儀的原始測深數據濾除水深異常點;b.再使用測算的實際海水聲速對水深數據進行聲速修正;c.最后使用無人船姿態傳感器記錄的實時姿態角數據對水深數據進行姿態修正,姿態角數據包括俯仰角與橫搖角,得到回聲測深儀的水深修正數據z’;步驟S24:基于無人船所搭載的GNSS接收機的三維坐標數據x、y、z、回聲測深儀的水深修正數據z’和GNSS接收機天線相位中心至回聲測深儀的換能器底部中心的固定高度t,計算海底三維坐標點云數據x、y、z-t-z’;步驟S25:統一陸地點云和海底點云的坐標系,得到同一坐標系下的陸地與海底三維坐標點云;步驟S3:使用地理信息系統空間數據處理方法,分別得到陸地和海底的DEM,進行無縫鑲嵌處理,得到海岸帶SBT-DEM;所述步驟S3具體為:步驟S31:基于海底地形點云和陸地地形點云在潮間帶區域的重疊數據,使用標準點坐標分別計算海底和陸地地形點云的固定誤差,對所有海底和陸地地形點云數據的高程值分別進行固定誤差校正;步驟S32:基于固定誤差校正后的海底地形點云,使用空間插值方法生成海底DEM;步驟S33:基于固定誤差校正后的陸地點云,使用點云濾波分離地面點與非地面點,對地面點使用空間插值方法生成陸地DEM;所述使用點云濾波分離地面點與非地面點包括根據高程z方向經驗閾值區分地面點與非地面點;步驟S34:以海陸DEM重疊區的靠海側邊界為起始邊向陸地方向生成單側緩沖區,緩沖區內使用反距離加權鑲嵌法進行DEM鑲嵌運算,重疊區內的非緩沖區域保留滿足精度閾值要求的陸地DEM作為輸出結果;非重疊區的海陸DEM不做處理直接輸出;用于得到同時滿足無縫平滑拼接和低高程精度損失的海岸帶SBT-DEM;所述海岸帶SBT-DEM中包括估算的各個位置的高程值;步驟S35:基于距離測區最近鄰的兩個驗潮站的理論深度基準面至平均海平面的垂直距離LA、LB和兩站至測區的平面距離DA、DB,使用反距離加權法計算測區的L值:L=DBLA+DALBDA+DB,之后進行垂直基準轉換,得到海圖基準的SBT-DEM。
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