恭喜江蘇省水利科學研究院;江蘇省水利防汛物資儲備中心趙鋼獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜江蘇省水利科學研究院;江蘇省水利防汛物資儲備中心申請的專利一種防汛塊石儲備量高精度測算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:CN119469349B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16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:202510067150.2,技術領域涉及:G01G19/00;該發明授權一種防汛塊石儲備量高精度測算方法是由趙鋼;夏晶;王劉宇;李學虎;王茂枚;陳小田;孫良權;周輝宇;申鴻昌;劉小慢;程曉東;周頌設計研發完成,并于2025-01-16向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種防汛塊石儲備量高精度測算方法在說明書摘要公布了:本發明涉及一種防汛塊石儲備量高精度測算方法,包括使用無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種方式對防汛塊石地上部分進行航拍并進行三維建模,測量計算出防汛塊石地上的體積;采用探地雷達來探測其沉降深度,計算得出塊石地下部分的體積,將防汛塊石地上部分的體積與塊石地下部分的體積相加即可得到整體塊石的體積,即可算出防汛塊石重量。本發明能夠精準測量防汛塊石地上及地下部分的儲備量,為防汛搶險提供技術支撐。
本發明授權一種防汛塊石儲備量高精度測算方法在權利要求書中公布了:1.一種防汛塊石儲備量高精度測算方法,其特征在于,包括以下步驟:步驟1:校準防汛塊石地上部分體積測量方法:使用無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種方式對防汛塊石地上部分進行航拍并進行三維建模,測量計算出無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種方式構建的三維模型體積分別為V1、V2,如果V1和V2的體積差在5%以內,即|V1-V2|*100%V1小于等于5%,|V1-V2|*100%V2小于等于5%,說明無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種測量方法均是可靠的,如果無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種方法測量的體積差大于5%,則調整無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種測量手段采集的數據分辨率以提高測量精度,直到無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種方法測量的體積差小于等于5%;步驟2:用步驟1校準后的無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種方法測量防汛塊石地上部分的體積,防汛塊石地上的體積Vs取無人機傾斜攝影和無人機激光雷達兩種方法測量防汛塊石地上部分的體積平均值,即Vs=V1+V22;所述無人機傾斜攝影對防汛塊石地上部分進行航拍并進行三維建模的具體過程為:步驟1.1:根據石塊的具體位置,設置好航線和飛行參數,所述飛行參數包括飛行高度、航向重疊度、旁向重疊度、飛行速度和云臺角度;步驟1.2:按照步驟1.1設置好的航線飛行并拍攝照片,航拍結束后得到航拍數據,航拍數據包括拍攝的照片以及拍攝照片時的飛行參數和航線位置;步驟1.3:影像POS處理:將航拍數據與POS數據對比,剔除作業開始前試飛試照的照片,確保影像與POS一一對應,將POS數據導入航拍數據中,形成影像POS;步驟1.4:文件管理:將每個架次的像控點與影像POS存入文件夾中,文件夾格式為“項目+日期+架次”,方便后期查詢管理;步驟1.5:數據導入:將經過步驟1.3預處理的航拍數據、影像POS導入大疆智圖建模軟件中,并準確輸入相機參數;步驟1.6:空中三角測量:①將相機參數、影像數據、POS數據進行多視角影像特征點密集匹配,進行多視影像區域網聯合約束平差解算,建立在空間尺度可自由變形的立體模型,完成相對定向;②將外業測定的像片控制點成果,在內業環境中進行轉刺,利用像片控制點對已有區域網模型進行約束平差解算,將區域網納入到項目要求的坐標系中,完成絕對定向;步驟1.7:白模型創建:將步驟1.6空中三角測量處理后的成果數據直接提交進行TIN格網構建、白體三維模型創建;步驟1.8:塊石體積計算:三維模型建好后,將三維模型導入EPS三維實景模型處理系統,使用EPS精確描繪出塊石的邊界,即可量算出防汛塊石的總面積;接下來再以1m等間隔取點,同時記錄點的三維坐標,包括縱向、橫向和堆高,將包含所有點三維坐標的文件導入南方cass來計算塊石體積;所述無人機采集數據時設定外擴距離,外擴距離滿足:L=Htanθ+H1-H2式中:L為外擴距離,m;H是飛行高度,m;H1為攝影基準面高度,m;θ為相機傾斜角;H2為測區邊緣最低點高度;步驟3:校準防汛塊石地下部分深度測量方法:針對防汛塊石地下部分,采用探地雷達來探測其沉降深度,具體過程為:首先至少選擇三處塊石堆邊緣部分,使用探地雷達對塊石堆邊緣部分進行初探,獲取邊緣部分的總堆高h1,再將塊石堆邊緣的泥土完全開挖后,使用尺子測量出塊石堆邊緣部分的總堆高h2,將探地雷達測量的總堆高h1和開挖后使用尺子測量的總堆高h2進行對比,如果兩者之差大于5cm,則調整探地雷達的雷達波在塊石中的傳播速度,重新測算塊石堆高,直到兩者之差小于等于5cm后,記錄此時探地雷達的雷達波在介質中的傳播速度,接下來使用該探地雷達的雷達波參數進行整體塊石的探測;步驟4:根據無人機生成的防汛塊石三維模型,找出防汛塊石三維模型最長邊L,垂直于最長邊布置若干條探地雷達探測斷面,每條斷面上等間隔布設若干個探測點,每5m2至少布設一個探測點;步驟5:按照步驟3所述的探地雷達的雷達波參數,逐點對所有探測點進行探測,獲取各個探測點的塊石總堆高Hz;步驟6:從無人機生成的防汛塊石三維模型中提取這些探測點的地上高度Hs;步驟7:將各個探測點的塊石總堆高Hz減去該探測點地上高度Hs即可得到該探測點塊石的沉降值Hd;步驟8:如果兩個相鄰探測點之間的沉降值Hd的差異大于10cm,則在兩個相鄰探測點之間增加一個探測點,重復步驟5-7;步驟9:最后使用Python中pykrige庫的克里金插值算法對所有探測點的沉降值Hd進行插值,再使用OpenCV中的邊框填充算法cv2.copyMakeBorder將插值后沉降值外擴至塊石邊界區,得到覆蓋整個塊石區域的沉降值Hd’,采用方格網法來計算塊石地下部分的體積Vd:將整個塊石區域劃分為若干正方形網格,每個正方形網格的面積乘以該網格對應的沉降值Hdn’,即可得到該網格對應的塊石體積Vd’,將每個網格的塊石體積進行相加即可得到整個塊石地下部分的體積Vd,將防汛塊石地上部分的體積Vs與塊石地下部分的體積Vd相加即可得到整體塊石的體積V石,即可算出防汛塊石重量M:M=V石×0.95×1.7。
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