[发明专利]一种船基雷达水边界自动测量方法

说明书

本发明涉及一种船基雷达水边界自动测量方法，包括以下步骤：将雷达与卫星罗经固定安装在船上，将卫星罗经实时获取的定位、定向数据标记到对应的雷达影像中；雷达影像数据预处理，首先得到船的航迹，搜索面积最大的图斑作为优势图斑，雷达影像按等圆心角划分为若干个扇形的辐条影像，计算出每个辐条影像的扫描中心位置和真实方位角；将每一像素的真实坐标转换到起始扫描时刻雷达中心位置为原点的坐标系中，生成一幅扫描中心位置和方位角统一的新雷达影像；将新雷达影像进行二值化处理，搜索得到若干条方向一致的闭合边界。本发明实现了水边界数据的自动化采集与矢量化水边界的高精度、智能化提取，能够显著提高水边界测量的精度、效率和实效性。

技术领域

本发明涉及一种船基雷达水边界自动测量方法，属于水文测量与大地测量技术领域。

背景技术

江、河、湖、海水体边界作为重要的水文和地形特征，其测绘成果是水利、交通等涉水工程建设及运行的基础依据，为防洪减灾、水资源管理提供技术支撑。目前，水边界测量仍普遍采用GNSS(全球定位系统)或全站仪等接触式测量方法，工作效率低，劳动强度大。尤其在水边界存在崩岸、浅水淤泥滩、芦苇、陡坡地形等复杂情形，存在测点难以到达、通视条件差、视线严重遮挡、信号屏蔽及安全风险等问题，导致水边界无法施测。国内外关于水边界提取方面的研究，主要集中于海岸线的提取，主要方法有基于航空/航天遥感影像的水边界提取方法、基于DTM/DEM的水边界提取方法。基于遥感影像的水边界提取精度受制于遥感影像的空间分辨率，往往精度较低，且验证困难，无法满足大比例尺地形测量的精度要求，更致命的弱点是时效性差；基于DEM的水边界提取精度受制于DEM分辨率和精度，由于缺乏水下及岸滩高精度DEM，再考虑到河岸地形和水边界频繁变化，往往导致该方法失效。综上所述，现有水边界测量方法的精度、效率、时效性、成本方面都难以满足实际生产要求，探索新的水边界提取方法与手段，是该领域亟待进一步研究解决的重要问题。

发明内容

本发明要解决技术问题是：提供一种可以提高水边界测量的精度、效率的船基雷达水边界自动测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种船基雷达水边界自动测量方法，包括以下步骤：

步骤一、设备安装

将雷达与卫星罗经分别固定安装在船体上，并标定雷达与卫星罗经的相对位姿以及雷达与罗经的钟差，得到雷达与卫星罗经的相对位置和相对方位参数；

步骤二、数据获取

根据雷达的扫描数据实时生成雷达影像，同时将卫星罗经实时获取的定位、定向数据标记到对应的雷达影像中；

步骤三、雷达影像数据预处理，包括以下步骤：

1)基于卫星罗经的定位数据和定向数据，将定位数据转换到统一的直角坐标系；然后根据转换后的定位数据按照时序连线，得到船的航迹；

2)对雷达影像进行图斑分析，搜索面积最大的图斑作为优势图斑；统计优势图斑中各像素到雷达中心的最近距离，并统计优势图斑面积与雷达影像的面积比，剔除优势图斑面积与雷达影像的面积比小于预设比值的雷达影像，同时剔除优势图斑中各像素到雷达中心的最近距离小于预设距离的雷达影像；

3)将雷达影像按等圆心角划分为若干个扇形的辐条影像，根据雷达影像扫描的起止时间，经线性插值得出每个辐条影像的扫描时间，再根据第1)步得到的航迹，计算出每个辐条影像的扫描中心位置和真实方位角；

4)根据每一辐条影像的扫描中心位置和真实方位角，逐像素计算对应的真实坐标，并将每一像素的真实坐标转换到起始扫描时刻雷达中心位置为原点的坐标系中，生成一幅扫描中心位置和方位角统一的新雷达影像；

步骤四、水边界提取，包括以下步骤：