[发明专利]水上水下三维点云的融合方法

说明书

本发明公开了一种该水上水下三维点云的融合方法，具体包括以下步骤：S1源数据准备：采集选取的固定区域水上点云数据和水下点云数据；S2数据预处理；S3坐标校正；S4水上水下数据融合：直接在水上点云数据所在视图中导入水下点云数据，利用cyclone软件的Unify Clouds功能，将各测站、各场景和各类型数据融合为同一整体，并优化掉重叠部分，减小数据冗余度。首先需对采集的点云数据进行预处理，去除噪声、坐标校正后，进行数据融合，对水上水下三维点云数据进行融合处理，切实有效的进行水上水下三维点云融合。

技术领域

本发明涉及海洋测绘技术领域，尤其涉及一种水上水下三维点云的融合方法。

背景技术

随着科技的不断进步和社会的不断发展，海洋领域的探索和开发逐渐成为勘探、科研、军事等领域的新方向。海洋测绘是一门研究河流、湖泊、海洋等水域及其毗邻陆地区域地理空间信息采集、处理、表示、管理和应用的学科，是测绘学的一个重要分支，是一切海洋活动的基础。同时，随着测绘技术的不断发展，三维化、空间化逐渐成为测绘行业发展的趋势。

由于水的物理特性，激光在水中具有传播距离短、衰减性强以及存在偏折等缺点，因此在海洋测绘中，通常运用声呐设备进行水下测绘。因此，在进行水上水下三维扫描时，水上部分的激光扫测难以穿透水面到达水下，水下部分的声呐扫测也只能作用于水下地形。因此，水上水下点云的融合成为了水上水下三维点云一体化应用的关键部分。

在实际测量中由于地形因素、潮位变化、测量船航行偏差等原因，水上水下点云往往呈现分离、断层、无重叠部分等情况，这种情况往往无法在外业测量中排除，对于水上水下三维点云融合造成了很大的阻碍。

业界从业人员经常使用的方法是使用船载三维激光扫描仪与多波束测深仪联测的方法，通过差分GNSS系统、惯性导航系统IMU、里程计DMI等设备构成的POS定位传感系统，运用一体化的水上水下扫描设备进行同步测量，获得处于同一坐标系下的水上水下点云数据。

部分研究学者采用固定翼无人机倾斜摄影测量技术进行水上地形测绘，使用差分GNSS系统配合测深仪在船上进行水下河道三维地形数据采集，对采集数据采用BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）软件进行参数化建模，搭建Cesium平台进行三维展示。

另有研究学者采用机载LiDAR点云数据生成陆域DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型），利用无验潮RTK单波束测深数据生成DTM（Digital terrain model，数字地面模型），并将DEM与DTM进行一体化拼接，生成一体化三维模型。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水上水下三维点云的融合方法，能够对水上水下三维点云数据进行融合处理，切实有效的进行水上水下三维点云融合。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该水上水下三维点云的融合方法，具体包括以下步骤：

S1源数据准备：采集选取的固定区域水上点云数据和水下点云数据；

S2数据预处理：所述步骤S1中的水上点云数据，在Scene软件中利用标靶球、标靶纸进行每个测站数据之间的拼接，在完成测站拼接的基础上需要进行提取、过滤和删除操作，选取点云数据中成像清晰、分布均匀、点云密集的数据，并进行切割分块，在每个分块中对明显的噪声数据进行剔除；对于水下点云数据，在Hypack软件中展示数据，并剔除噪声点；

S3坐标校正：在经所述步骤S2处理后的点云数据中逐个捕捉控制点后，将控制点坐标数据导入cyclone软件，生成控制点空间模型，以控制点空间模型为依据，对水上点云数据进行校正，使其与水下点云数据处于同一坐标系下，并进行精度评价，生成精度评价表；