一种水利工程多源勘测数据协同设计方法与流程

本发明涉及水利工程勘测数据处理与计算机辅助设计，具体涉及一种水利工程多源勘测数据协同设计方法。

背景技术：

1、现有的水利工程勘测数据协同设计通常以统一坐标基准和统一数据格式为处理基础，将地形测量成果、地质勘察成果、水文资料、遥感影像以及历史测绘资料分别完成坐标转换、格式转换、分辨率调整和缺失值补全，再依据控制点、特征线、边界点或栅格相关性进行空间配准。完成配准后，各类数据被叠加至同一地理空间框架，并通过插值、加权融合或局部平滑形成可供断面提取、边界判定和设计参数计算使用的综合数据成果。对于不同测次或不同专业之间存在差异的数据，常见处理方式是依据精度等级、时间新旧或人工经验确定优先级，以高权重数据覆盖低权重数据，或者对冲突区域取平均值。设计环节通常直接读取融合后的统一数据面，并围绕河道轴线、地层界面、地形边界和工程控制区域开展计算，勘测数据处理过程与设计约束校核过程相互独立，融合结果一旦形成，后续设计计算一般只对结果进行使用和检查。

2、多源勘测数据的空间配准仅以坐标距离、局部形状或影像相似性作为对应依据，未将河道上下游连通关系、地层延续关系、边界从属关系以及设计控制关系纳入同一配准求解过程，导致几何位置接近的数据可能被错误认定为同一工程对象。局部控制点偏差、测次间地貌变化或相似地物重复出现时，错误对应仍可能满足数值残差要求，并在插值、加权和边界重构过程中继续传播，使融合数据在坐标层面保持重合，却在工程语义层面形成断裂、倒置或错接。由于设计阶段产生的边界交叉、层位逆序或连续关系冲突不能反向作用于勘测数据的对应关系，前端配准错误无法依据后续工程约束进行局部重构，最终使设计基础数据与实际工程对象之间缺少可验证的一致性闭环。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种保持多源数据的空间位置与工程语义一致，抑制局部误配向设计参数传播，并形成设计成果至原始勘测数据的追溯路径的水利工程多源勘测数据协同设计方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种水利工程多源勘测数据协同设计方法，包括：获取地形、地质、水文、遥感及历史测绘来源的多源勘测数据，将所述多源勘测数据拆分为携带空间几何、工程语义、观测时相、精度等级和来源标识的勘测证据单元；

3、以所述勘测证据单元为节点、以空间邻接关系和工程关联关系为边构建时空语义图；

4、基于跨源稳定特征生成同源锚点链，并依据所述同源锚点链、工程语义约束和局部拓扑约束求解分区空间变换场；

5、利用几何配准残差与语义约束冲突对所述时空语义图和所述分区空间变换场进行双向更新；

6、依据设计对象提取设计关联子图，并将设计约束冲突反向映射至所述设计关联子图以执行局部关系重构。

7、优选地，所述勘测证据单元按照空间覆盖范围、勘测对象类别和观测时相进行分层切分，并为每一勘测证据单元建立几何表达字段、专业语义字段、精度来源字段和邻接索引字段；

8、其中，所述几何表达字段保存点、线、面或栅格范围，所述专业语义字段保存河道、地层、地形边界或工程控制区域的类别及层级，所述精度来源字段关联原始数据版本和测次信息，所述邻接索引字段记录同源连续关系、跨源候选对应关系及时间演化关系。

9、优选地，所述时空语义图包括空间邻接边、上下游连通边、地层延续边、边界从属边、时相演化边和设计约束边；

10、对任一跨源候选节点对，分别计算空间覆盖相容度、语义层级相容度、局部拓扑保持度和时相可比度，并根据各相容度生成候选关联边；

11、当所述候选关联边与既有连通路径、层位顺序或边界从属关系发生冲突时，将所述候选关联边保留为并行解释分支并记录对应冲突类型。

12、优选地，所述同源锚点链由跨来源数据中满足几何稳定、语义同类和邻接结构一致的锚点依次连接形成，并按照锚点密度和地貌分区划分变换求解区域；

13、对每一所述变换求解区域，基于锚点位置偏差、语义对应偏差和边界连续偏差联合求解局部变换参数，并在相邻变换求解区域之间设置共享边界控制项；

14、利用局部变换后的节点关系更新语义关联边，再利用更新后的所述语义关联边重新筛选锚点链。

15、优选地，所述专业语义字段采用对象类别、对象层级、空间角色和设计角色构成的层级编码，并为同一空间范围内语义编码不一致的勘测证据单元建立冲突证据组；

16、所述冲突证据组按照来源独立性、观测时相接近度和邻接关系完整度生成多个候选语义解释，每一候选语义解释分别绑定对应的几何表达字段和精度来源字段，并在后续图关系更新过程中保留未被工程约束排除的所述候选语义解释。

17、优选地，对所述时空语义图中的候选关联边执行分层约束传播，先沿空间邻接边和上下游连通边传递局部连续约束，再沿所述地层延续边和所述边界从属边传递层位及包含约束，随后沿设计约束边传递设计对象所需的控制关系；

18、对于传播过程中形成的约束闭环，比较闭环内各候选关联边的冲突证据组和来源独立性，解除导致闭环不可满足的关联边，并将解除结果回写至对应并行解释分支。

19、优选地，所述局部变换参数按照所述锚点链的局部曲率变化、跨源采样密度差异和边界连续状态设置自适应约束权重，并将每一变换求解区域划分为锚点控制区、语义补偿区和过渡衔接区；

20、所述锚点控制区依据锚点位置关系限定主变换分量，所述语义补偿区依据河道连通、地层延续或边界从属关系限定补偿分量，所述过渡衔接区依据相邻区域共享节点和共享边界生成连续变换关系。

21、优选地，所述设计关联子图按照设计对象的空间包络、专业语义需求和约束依赖路径，从所述时空语义图中提取直接关联节点及多级依赖节点；

22、对设计计算产生的边界交叉、层位逆序、上下游关系倒置或相邻成果不连续事件，生成包含冲突位置、冲突类型和关联设计参数的冲突映射记录，并沿所述约束依赖路径定位对应勘测证据单元、候选关联边和局部变换区域。

23、优选地，依据所述冲突映射记录构建最小修正子图，所述最小修正子图包括冲突对应节点、关联并行解释分支、受影响候选关联边及与局部变换区域共享边界的相邻节点；

24、在所述最小修正子图内，先排除不满足设计约束的候选语义解释，再重组所述同源锚点链并重新求解局部变换参数，随后更新所述约束依赖路径；

25、当更新后的关联关系仍产生同类型冲突时，扩大一层依赖节点并再次执行局部关系重构。

26、优选地，为每次局部关系重构建立由原始勘测数据版本、所述勘测证据单元、所述候选语义解释、所述同源锚点链、所述局部变换参数、所述候选关联边和设计参数组成的证据追溯链；

27、对同一设计对象保留重构前后的设计关联子图，并依据设计约束满足状态、跨源拓扑一致状态和共享边界连续状态选择有效子图；

28、将未被选择的设计关联子图连同冲突映射记录作为备选解释保存，用于后续勘测数据更新时重新参与所述最小修正子图构建。

29、本发明水利工程多源勘测数据协同设计方法的有益效果如下：

30、（1）通过将多源勘测数据拆分为同时携带空间几何、工程语义、观测时相、精度等级和来源标识的勘测证据单元，并以空间邻接关系和工程关联关系构建时空语义图，空间对应关系不再由单一坐标残差决定；跨源稳定特征形成的同源锚点链用于限定分区空间变换场，河道连通、地层延续、边界从属和设计控制关系用于筛除与工程语义不一致的候选对应，几何配准残差又反向校正语义关联边的可信状态；设计计算中出现的约束冲突能够映射至对应的设计关联子图，对冲突涉及的锚点链、候选关联边和局部变换区域重新求解，使空间配准、语义一致性校验和设计约束校核形成循环更新关系；由此可阻断几何误配向断面、边界和设计参数的连续传播，使进入设计计算的数据在位置对应和工程含义两个层面保持一致；

31、（2）勘测证据单元保留原始数据版本、观测时相、精度来源和邻接索引，时空语义图保留候选关联边、并行解释分支以及约束冲突记录，使融合后的每个设计基础数据能够沿图关系追溯至对应来源和处理路径；针对语义不一致或设计冲突区域构建最小修正子图，仅对冲突节点、相关候选解释、受影响关联边及共享边界节点执行局部重构，可避免一次局部异常触发全部勘测数据重新配准，并防止未受影响区域因整体变换而发生附带位移；分区空间变换场通过相邻区域共享边界维持连续关系，未被工程约束排除的候选解释继续保留，后续补充勘测数据或版本更新时能够重新参与关系求解；上述处理使多专业数据更新、局部冲突修正和设计成果复核具有明确的数据依赖范围，并减少旧版本结果或错误覆盖关系继续进入后续设计计算的情况。