[发明专利]一种水利工程断面制作方法

说明书

本发明涉及水利工程测绘领域，公开了一种水利工程断面制作方法，以机载激光雷达系统、多波束测深系统等先进装备采集海量数据，通过以下步骤制作：绘制断面布置线；根据断面布置线得出三维点云和特征点提取范围，提取该范围内的三维点云和特征点；将提取的三维点云和特征点垂直偏移至断面布置线上；将垂直偏移后的三维点云和特征点的坐标系由工程坐标系转换成剖面坐标系；根据剖面坐标系下的三维点云和特征点绘制剖面坐标系下的断面线；根据绘制好的断面线反算出各断面点工程坐标；根据各断面点在正射影像的位置进行判译，得到各断面点的属性。本发明打破传统断面制作的作业模式，大大减轻劳动强度、提高生产效率、提升数据质量、提高数据利用率。

技术领域

本发明涉及水利工程测绘领域，尤其涉及一种基于三维点云、特征点、正射影像等数据的水利工程断面制作方法。

背景技术

断面是某一方向剖面的地形起伏情况的折线化表现形式，分为横断面和纵断面。在水利工程建设中，一般有河道断面、堤防断面、水工建筑物断面、跨河桥梁断面等等。传统的断面制作可采用水准仪、经纬仪、全站仪、GPS等方法进行测量，通过内业数据整理、制作断面信息表进而绘制断面图。此类方法需要投入大量的人力物力，具有劳动强度高、工作效率低、安全系数低等缺点。随着低空数字摄影系统、机载激光雷达系统、三维扫描仪、多波束测深系统等测绘仪器的广泛使用，测绘作业模式发生了翻天覆地的变化，外业数据采集的效率大大提高且减轻了劳动强度，同时，外业采集的海量三维点云、高分辨率正射影像可以满足断面制作的需求，但其数据量巨大导致使用困难，且从中提取有用的信息制作断面极其不易，导致无法很好地使用此类数据进行断面制作。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提出一种基于三维点云、特征点、正射影像等数据制作水利工程断面的方法，其数据采集高效高质，数据利用率高，可有效利用海量数据快速制作水利工程断面，制作的断面精度高，有效降低了劳动强度，提高了生产效率。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种水利工程断面制作方法，以采用机载激光雷达系统、三维扫描仪、多波束测深系统采集的海量三维点云配合航空摄影测量、倾斜摄影测量、近景摄影测量方法采集制作的高分辨率正射影像以及采用GPS-RTK或全站仪采集的特征点作为数据来源，包括以下步骤：

S1、绘制断面布置线；

S2、点云提取：根据绘制的断面布置线得出断面三维点云和特征点提取范围，提取该范围内的三维点云和特征点；

S3、垂直偏移：将提取的断面三维点云和特征点垂直偏移至断面布置线上；

S4、坐标系转换：将垂直偏移后的断面三维点云和特征点的坐标系由工程坐标系转换成剖面坐标系；

S5、断面线还原：根据剖面坐标系下的断面三维点云和特征点，绘制剖面坐标系下的断面线；

S6、数据反算：根据绘制好的断面线反算出所有断面点的工程坐标；

S7、属性采集：根据步骤S6中得到的各断面点在高分辨率正射影像的位置进行判译，得到断面线上各断面点的属性。

优选的，所述步骤S1的绘制断面布置线是指根据项目任务需求实际要制作断面图的位置按规则绘制断面布置线，并给每条断面布置线命名，所述规则包括与项目任务要求相匹配的绘制位置、顺序、方向、间隔、长度。

优选的，所述步骤S2的点云提取是以断面布置线为中轴线，向两边各偏移距离L得到两条平行线段，所述L＝0.5-1.0米，将两条平行线段首尾相连形成封闭矩形，该封闭矩形所围区域即为断面三维点云和特征点提取范围，将该范围内的三维点云和特征点数据进行提取。

优选的，所述步骤S2中可通过以下公式求算封闭矩形的四个角点坐标值，从而可实现批量绘制封闭矩形：