一种陆上水下地形一体化测图方法和系统

技术特征：
1.一种陆上水下地形一体化测图方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获得陆上地形数据g、水边线地形数据w和水下地形数据u；g＝{g1、g2、g3、
…
、gm、
…
、gm},1≤m≤m,gm＝[x
gm
,y
gm
,z
gm
]w＝{w1、w2、w3、
…
、wn、
…
、wn},1≤n≤n,wn＝[x
wn
,y
wn
,z
wn
]u＝{u1、u2、u3、
…
、uk、
…
、uk},1≤k≤k，uk＝[x
uk
,y
uk
,z
uk
]gm表示陆上测图获得的坐标点，(x
gm
,y
gm
)表示坐标点gm在数字地图上的二维坐标，z
gm
表示高程，m表示陆上测图获得的坐标点数量，m表示坐标点序号；wn表示水边线上测图获得的坐标点，(x
wn
,y
wn
)表示坐标点wn在数字地图上的二维坐标，z
wn
表示高程，n表示水边线上测图获得的坐标点数量，n表示坐标点序号；uk表示水下测图获得的坐标点；(x
uk
,y
uk
)表示坐标点uk在数字地图上的二维坐标，z
uk
表示高程，k表示水下测图获得的坐标点数量，k表示坐标点序号；s2、设置仿射变换模型；s3、根据陆上地形数据g和水边线地形数据w中的同名点对s2中的仿射变换模型求解参数，获得参数固定的第一仿射变换模型f1；根据水下地形数据u和水边线地形数据w中的同名点对s2中设置的仿射变换模型求解参数，获得参数固定的第二仿射变换模型f2；即：当a、b为同名点指的是a、b对应的实景特征点相同；当g
i
∈g，w
i'
∈w且g
i
与w
i'
为同名点，则当u
j
∈u,w
j'
∈w且u
j
与w
j'
为同名点，则上式中，i、j、i'、j'均表示序数，1≤i≤m，1≤j≤k，1≤i'≤n，1≤j'≤n；表示陆上地形数据g中第i个测量点g
i
的三维坐标测量值，表示水边线地形数据w中第i'个测量点表示w
i'
的三维坐标测量值；表示水下地形数据u中第j个测量点u
j
的三维坐标测量值，表示水边线地形数据w中第j'个测量点w
j'
的三维坐标测量值；s4、根据第一仿射变换模型f1将陆上地形数据g变换成g'，根据第二仿射变换模型f2将水下地形数据u变换成u'；
即：即：s5、结合水边线地形数据w划分陆上区域d和水中区域e，并根据以下公式确定陆上区域g”和水中区域u”；g”＝g'∩d,u”＝u'∩e；s6、获取一体化测绘数据a＝g”∪u”，并根据数据a绘制二维地图和/或三维地图。2.如权利要求1所述的陆上水下地形一体化测图方法，其特征在于，s2中设置的仿射变换模型为7参数仿射变换模型。3.如权利要求2所述的陆上水下地形一体化测图方法，其特征在于，s3中，结合输入输出误差采用最小二乘方法求解仿射变换模型的参数，以固定第一仿射变换模型和第二仿射变换模型。4.如权利要求2所述的陆上水下地形一体化测图方法，其特征在于，s2中设置的仿射变换模型如下：其中，(x
e
，y
e
，z
e
)表示采集到的任一数据点的三维坐标，(x
e
'，y
e
'，z
e
')表示三位坐标(x
e
，y
e
，z
e
)经仿射变换模型变换后的三维坐标；dx为x方向上的平移参数，dy为y方向上的平移参数，dz为z方向上的平移参数；ε
x
为x方向上的旋转参数，ε
y
为y方向上的旋转参数，ε
z
为z方向上的旋转参数，η为尺度变化参数。5.如权利要求1所述的陆上水下地形一体化测图方法，其特征在于，水边线地形数据w通过差分gps接收系统测绘获得。6.如权利要求1所述的陆上水下地形一体化测图方法，其特征在于，s3中同名点由人工标注。7.一种陆上水下地形一体化测图系统，其特征在于，包括数据接收模块、处理器和存储器，数据接收模块用于获取陆上地形数据g、水边线地形数据w和水下地形数据u，存储器中存储有计算机程序，处理器分别连接数据接收模块和存储器，处理器用于执行所述计算机程序以实现权利要求1至6任一项所述的陆上水下地形一体化测图方法。8.如权利要求1所述的陆上水下地形一体化测图系统，其特征在于，还包括陆上无人机测绘子系统、水域测绘子系统和差分gps接收系统；陆上无人机测绘子系统用于陆上测绘，获得陆上地形数据g；水域测绘子系统用于水域测绘，获得水下地形数据u；差分gps接收系统用于测绘水边线区域，获得水边线地形数据w；数据接收模块分别连接无人机测绘子系统、水域测绘子系统和差分gps接收系统，以收
集无人机测绘子系统采集的陆上地形数据g、水域测绘子系统采集的水边线地形数据w和差分gps接收系统采集的水下地形数据u。

技术总结
本发明提出了一种陆上水下地形一体化测图方法和系统，所述方法中以水边线地形数据为参照基准，将陆上地形数据和水下地形数据映射到同一坐标系中进行融合统一，获得同时覆盖陆上和水下的三维地形数据，保证了对真实陆上水下跨区域空间地形大比例还原的完整性和精确程度。程度。程度。


技术研发人员：蒋锦刚 冯慧云 余增亮 张亚国 张长风 喻颖
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/5/17