一种监测海堤沉降的方法、设备、介质及产品与流程

1.本发明涉及海堤检测领域，尤其涉及一种监测海堤沉降的方法、设备、介质及产品。


背景技术：

2.海堤是沿海地区防御台风、抵御海潮和风浪的侵袭、阻止岸线后退、保护陆域免遭海水侵蚀重要基础设施之一,在海水、陆地交界地带修筑的与岸线平行的防护性构筑物,是近岸水利防护工程的主要组成部分，海堤沉降监测调查对于维护海堤安全有着至关重要的作用。
3.目前，关于海堤沉降监测调查工作方案中，常用的测量技术方法常采用以下几种方式：1、采用解析法进行海堤沉降监测调查工作；2、采用图解法进行海堤沉降监测调查工作；3、采用无人机激光点云数据进行海堤沉降监测调查工作。上述监测方式存在以下缺点：1、若采用解析法进行海堤沉降监测调查工作，要求调查人员在不同的时间点进行实地测量海堤特征点三维坐标，而且对测量仪器与调查人员具有一定的要求，同时由于海堤遍布各沿海地区，造成所需调查人员众多，且监测的时间成本较高，对调查人员的依赖性较强。2、若采用图解法进行海堤沉降监测调查工作，需要定期通过航空设备对海堤进行遥感拍摄，同时需要专业技术人员进行遥感影像纠正，需要大量的人力成本，且对专业技术人员的要求较高。3、若采用无人机采集激光点云数据来进行海堤沉降监测调查工作，需要专业技术人员定期控制无人机及其机载lidar对海堤所在区域进行航飞，同时需要专业技术人员进行后续的处理，用以实现海堤沉降监测，整个监测过程所需的人力物力较高，难以大范围推广使用。
4.综上，现有的海堤沉降监测方法依赖于人工参与，需要大量的人力成本，而且对测量仪器有着较高要求，使监测方式的使用具有一定的局限性。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种监测海堤沉降的方法，其能解决现有的海堤沉降监测方法依赖于人工参与，需要大量的人力成本，而且对测量仪器有着较高要求，使监测方式的使用具有一定的局限性的问题。
6.本发明的目的之二在于提供一种电子设备，其能解决现有的海堤沉降监测方法依赖于人工参与，需要大量的人力成本，而且对测量仪器有着较高要求，使监测方式的使用具有一定的局限性的问题。
7.本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，其能解决现有的海堤沉降监测方法依赖于人工参与，需要大量的人力成本，而且对测量仪器有着较高要求，使监测方式的使用具有一定的局限性的问题。
8.本发明的目的之四在于提供一种计算机程序产品，其能解决现有的海堤沉降监测方法依赖于人工参与，需要大量的人力成本，而且对测量仪器有着较高要求，使监测方式的
使用具有一定的局限性的问题。
9.本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
10.一种监测海堤沉降的方法，在需要监测的海堤从不同预设角度布设视频传感器，不同预设角度的视频传感器的拍照区域相互重叠，所述方法包括以下步骤：
11.获取初始海堤照片，分别截取初始时间点不同视频传感器采集到初始海堤照片，所述初始海堤照片为海堤未发生沉降的初始状态下的拍摄图片；
12.计算变形监测点的初始空间三维坐标，根据两张具有重叠区域的所述初始海堤照片构建立体像对并获取立体像对中同名特征点的初始像方坐标系坐标，根据所述初始像方坐标系坐标、所述初始海堤照片对应视频传感器的内方位元素和外方位元素、预设共线方程计算出同名特征点的初始空间三维坐标；
13.获取当前海堤照片，分别截取当前时间点不同视频传感器拍摄到的当前海堤照片；
14.计算变形监测点的当前空间三维坐标，根据两张具有重叠区域的所述当前海堤照片构建立体像对并获取立体像对中同名特征点的当前像方坐标系坐标，根据所述当前像方坐标系坐标、所述当前海堤照片对应视频传感器的内方位元素和外方位元素、预设共线方程计算出同名特征点的当前空间三维坐标；
15.偏移判断，将所述当前空间三维坐标与所述初始空间三维坐标进行比较，得到坐标偏移量，判断坐标偏移量是否超过预设偏移阈值，若是，则发出沉降警报信息，若否，则认定海堤并未发生沉降。
16.进一步地，在所述获取初始海堤照片步骤之前还包括内定向，通过仪器检定机构鉴定不同视频传感对应的内方位元素。
17.进一步地，在所述获取初始海堤照片步骤之前还包括外定向，确定不同视频传感器在摄影瞬间的位置信息和姿态信息，从而得到视频传感器对应的外方位元素。
18.进一步地，将所述当前空间三维坐标与所述初始空间三维坐标进行比较具体为：将所述当前空间三维坐标与所述初始空间三维坐标代入至预设偏移量计算方程中，得到坐标偏移量。
19.进一步地，所述坐标偏移量包括水平坐标偏移量和垂直坐标偏移量。
20.进一步地，所述预设偏移阈值包括预设水平偏移阈值和预设垂直偏移阈值，所述判断坐标偏移量是否超过预设偏移阈值具体为：判断所述水平坐标偏移量是否超过预设水平偏移阈值，判断所述垂直坐标偏移量是否超过预设垂直偏移阈值。
21.进一步地，所述获取当前海堤照片具体为：以所述初始时间点为时间起点，按照预设时间间隔自动截取不同当前时间点时的不同视频传感器拍摄到的当前海堤照片。
22.本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
23.一种电子设备，包括：处理器；
24.存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行本技术中所述的一种监测海堤沉降的方法。
25.本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
26.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本技术中所述的一种监测海堤沉降的方法。
27.本发明的目的之四采用以下技术方案实现：
28.一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本技术中所述的一种监测海堤沉降的方法。
29.相比现有技术，本发明的有益效果在于：本技术中的一种监测海堤沉降的方法，通过在需要监测的海堤从不同预设角度布设视频传感器，不同预设角度的视频传感器的拍照区域相互重叠，分别截取初始时间点不同视频传感器采集到初始海堤照片，进而计算出同名特征点的初始空间三维坐标，分别截取当前时间点不同视频传感器拍摄到的当前海堤照片，计算出同名特征点的当前空间三维坐标，将同名特征点的当前空间三维坐标与初始空间三维坐标进行比较，得到同名特征点在当前时刻的坐标偏移量，并判断坐标偏移量是否超过预设偏移阈值并根据判断结果确定海堤是否发生沉降，整个监测过程无需人工参与，且自动化程度较高，提高了海堤沉降监测的效率，通过设置不同预设角度的视频传感器可以对海堤沉降进行长时间自动监控，保证了海堤沉降监测的实时性，通过将当前状态的同名特征点的坐标与初始状态时的坐标进行比较，提高了监测结果的精准性。
30.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
31.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
32.图1为本发明的一种监测海堤沉降的方法的流程示意图。
具体实施方式
33.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
34.如图1所示，本技术中的一种检测海堤沉降的方法，首先在需要监测的海堤从不同预设角度布设视频传感器，不同预设角度的视频传感器的拍照区域相互重叠，在本实施例中，视频传感器包括监控设备、相机等日常生活中常用的电子产品，包含数据实时保存、传输功能。至少有两个不同预设角度的视频传感器的拍照区域相互重叠，此重叠为部分重叠，本实施例中优先两个不同预设角度的视频传感器的拍照区域部分重叠，即两个不同预设角度的视频传感器均可以监控到同一个同名特征点，上述同名特征点即为用于检测海堤是否发生沉降的变形监测点，在本实施例中变形监测点的数量为若干个。上述方法具体包括以下步骤：
35.内定向，通过仪器检定机构鉴定不同视频传感对应的内方位元素，内方位元素即摄影中心与像片之间相关位置的参数，内方位元素包括三个参数：x0,y0，f，f为摄影中心s到像片的垂距(主距)，x0,y0为像主点在像框标坐标系下，也即像方坐标系下，像主点与其理论值在x轴坐标以及y轴坐标上的差值。
36.外定向，确定不同视频传感器在摄影瞬间的位置信息和姿态信息，从而得到视频
传感器对应的外方位元素，外方位元素包括五个参数：xs，ys，zs，φ，ω，k；其中xs，ys，zs代表摄影中心在地面坐标系中的x轴坐标、y轴坐标以及z轴垂直坐标；φ，ω，k描述摄影光束空间姿态的三个角元素，ω为旁向倾角，φ为航向倾角，k为像片旋转角；由于布设的视频传感器位置固定不变，因此各个视频传感器外方位元素固定不变。
37.获取初始海堤照片，分别截取初始时间点不同视频传感器采集到初始海堤照片，所述初始海堤照片为海堤未发生沉降的初始状态下的拍摄图片。
38.计算变形监测点的初始空间三维坐标，上述变形监测点实质为下述的同名特征点，此步骤中对若干个变形检测点中的每个变形检测点都计算出对应的初始空间三维坐标，计算单个变形检测点对应的初始空间三维坐标过程如下：根据两张具有重叠区域的所述初始海堤照片构建立体像对并获取立体像对中同名特征点的初始像方坐标系坐标，根据所述初始像方坐标系坐标、所述初始海堤照片对应视频传感器的内方位元素和外方位元素、预设共线方程计算出同名特征点的初始空间三维坐标。在本实施例中令上述初始像方坐标系坐标为(x1,y1)；令同名特征点的三维空间坐标为(x1，y1，z1)，在本实施例中，共线方程如下述公式(1)所示：
[0039][0040]
其中，ω外方位元素中的为旁向倾角，φ为外方位元素中的航向倾角，k为外方位元素中的像片旋转角，f为摄影中心s到像片的垂距，xs为摄影中心在地面坐标系中的x轴坐标、ys为摄影中心在地面坐标系中的y轴坐标，zs为摄影中心在地面坐标系中的z轴垂直坐标，x0为像主点在像框标坐标系中的x轴坐标，y0为像主点在像框标坐标系中的y轴坐标，x1为同名特征点的空间三维坐标中的x轴坐标，y1为同名特征点的空间三维坐标中的y轴坐标，z1为同名特征点的空间三维坐标中的z轴坐标。通过将上述的初始像方坐标系坐标、所述初始海堤照片对应视频传感器的内方位元素和外方位元素代入上述公式(1)，计算得到同名特征点此时对应的初始空间三维坐标。
[0041]
获取当前海堤照片，分别截取当前时间点不同视频传感器拍摄到的当前海堤照片。在本实施例中，以所述初始时间点为时间起点，按照预设时间间隔自动截取不同当前时
间点时的不同视频传感器拍摄到的当前海堤照片，本实施例中的预设时间间隔根据实际监控需求由使用者自行设定，本实施例中选取为1小时。
[0042]
计算变形监测点的当前空间三维坐标，上述变形监测点实质为下述的同名特征点，此步骤中对若干个变形检测点中的每个变形检测点都计算出对应的当前空间三维坐标，计算单个变形检测点对应的当前空间三维坐标过程如下：根据两张具有重叠区域的所述当前海堤照片构建立体像对并获取立体像对中同名特征点的当前像方坐标系坐标，根据所述当前像方坐标系坐标、所述当前海堤照片对应视频传感器的内方位元素和外方位元素、预设共线方程计算出同名特征点的当前空间三维坐标。在本实施例中，令同名特征点的当前空间三维坐标为(x2，y2，z2)。在本步骤中，通过将当前时刻对应的当前像方坐标系坐标、所述当前海堤照片对应视频传感器的内方位元素和外方位元素代入上述公式(1)中可以计算出当前时刻同名特征点对应的当前空间三维坐标。
[0043]
偏移判断，将所述当前空间三维坐标与所述初始空间三维坐标进行比较，得到坐标偏移量，判断坐标偏移量是否超过预设偏移阈值，若是，则发出沉降警报信息，若否，则认定海堤并未发生沉降。在本实施例中，主要根据水平方向和垂直方向来判断海堤是否出现偏差，因此本步骤具体为：将所述当前空间三维坐标与所述初始空间三维坐标代入至预设偏移量计算方程中，判断所述水平坐标偏移量是否超过预设水平偏移阈值，判断所述垂直坐标偏移量是否超过预设垂直偏移阈值。在本步骤中，设水平坐标偏移量为δxy，垂直坐标偏移量为δz，则预设偏移量计算方程如公式(2)所示：
[0044][0045]
其中，δxy为水平坐标偏移量，δz为垂直坐标偏移量，x1为同名特征点对应的初始空间三维坐标中的x轴坐标，x2为同名特征点对应的当前空间三维坐标中的x轴坐标，y1为同名特征点对应的初始空间三维坐标中的y轴坐标，y2为同名特征点对应的当前空间三维坐标中的y轴坐标，z1为同名特征点对应的初始空间三维坐标中的z轴坐标，z2为同名特征点对应的初始空间三维坐标中的z轴坐标。在本实施例中，将所有变形监测点对应的当前空间三维坐标与所述初始空间三维坐标进行比较，只要有一个变形检测点对应的坐标偏移量超过预设偏移阈值，则认定海堤发生沉降。
[0046]
本发明还提供一种电子设备，包括：处理器；
[0047]
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行本技术中所述的一种监测海堤沉降的方法。
[0048]
本发明还提供一种电子设备，包括：处理器；
[0049]
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行本技术中所述的一种监测海堤沉降的方法。
[0050]
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本技术中所述的一种监测海堤沉降的方法。
[0051]
本技术中的一种监测海堤沉降的方法，通过在需要监测的海堤从不同预设角度布设视频传感器，不同预设角度的视频传感器的拍照区域相互重叠，分别截取初始时间点不同视频传感器采集到初始海堤照片，进而计算出同名特征点的初始空间三维坐标，分别截
取当前时间点不同视频传感器拍摄到的当前海堤照片，计算出同名特征点的当前空间三维坐标，将同名特征点的当前空间三维坐标与初始空间三维坐标进行比较，得到同名特征点在当前时刻的坐标偏移量，并判断坐标偏移量是否超过预设偏移阈值并根据判断结果确定海堤是否发生沉降，整个监测过程无需人工参与，且自动化程度较高，提高了海堤沉降监测的效率，通过设置不同预设角度的视频传感器可以对海堤沉降进行长时间自动监控，保证了海堤沉降监测的实时性，通过将当前状态的同名特征点的坐标与初始状态时的坐标进行比较，提高了监测结果的精准性。
[0052]
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。