CN105091868A - 一种水下地形动态跟踪测量方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下地形动态跟踪测量方法、装置及系统，通过按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据，并通过当前测点的坐标自储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据，且实时更新当前观测数据，并与检索出的历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；在检测到冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警，并将冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围来指导测线复测或地形扩测。本发明通过实时观测并与历史观测数据进行实时比对分析，在发现冲刷异常时及时报警并复测或扩测，加快险情预报速度，降低测量成本，提高测量效率。

Description

一种水下地形动态跟踪测量方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及地形测量技术领域，特别是涉及一种水下地形动态跟踪测量方法、装置及系统。

背景技术

在水下地形测量中，测深软件通过GPS数据进行导航，同时将接收的测深数据显示在软件界面上，在测量过程中作业员只能实时看到每个测点处的深度值，而不是该点处地形的高程值，目前国内外常用的测深软件如中海达、hypack等均是这样的工作模式，要获取测点的高程值必须通过后处理软件来匹配GPS-RTK数据或者验潮数据。

上述作业模式对于常规性的水下地形测量是满足要求的，但是对于水下地形的动态跟踪测量则有其不足之处。动态跟踪测量的目的是要比较当前测量数据相对于上一期或者其他历史数据的变化，传统的做法同样是通过后处理软件匹配好测点高程值之后进行两期数据对比，这种数据处理模式必须是在当天测量外业工作结束之后进行，而在测量过程中只能按照计划的测线测量。等后处理比对的结果出来后如果发现有冲刷异常，需要进行复测或者扩测的话只能等下一次外业工作，而且无法预测需要扩测的区域范围，因此不仅耽误了险情的预报，还增加了外业测量的成本，对于一些监测频次较高，对测量资料成果需求迫切的项目尤其影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水下地形动态跟踪测量方法、装置及系统，以解决上述现有技术中水下地形测量数据利用缺陷的问题。

为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种水下地形动态跟踪测量方法，包括：按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据；通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据；实时更新当前观测数据，并与检索出的历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警，并将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围来指导测线复测或者地形扩测。

优选的，所述水下地形动态跟踪测量方法，还包括：通过所述储存的历史观测数据来进行所述异常范围内的复测及地形扩测工作。

优选的，所述测线为断面测线；所述历史观测数据还包括：各所述断面具有的断面号及断面基点。

优选的，在所述按预设观测数据结构来储存各测次所观测的水下地形的历史观测数据之前，还包括：根据实时检测到的水深测量值以建立用于所述水下地形断面观测的包含多个断面基点的测线；其中，每条测线的基点均设定于每次观测所测量范围以外。

优选的，所述预设观测数据结构包括：头文件及与其关联的数据文件；其中，所述头文件写入有用于供进行所述检索的历史观测数据的描述信息，所述描述信息包括：历史测点的坐标；所述数据文件写入有所述历史观测数据。

为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种水下地形动态跟踪测量装置，包括：储存单元，用于按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据；检索单元，通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据；计算单元，用于实时更新当前观测数据，并与检索出的历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；报警单元，用于在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警；指导单元，将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围来指导测线复测或者地形扩测。

优选的，所述测线为断面测线；所述历史观测数据还包括：各所述断面具有的断面号及断面基点。

优选的，所述的水下地形动态跟踪测量装置，还包括：测线建立单元，用于根据实时检测到的水深值以建立用于所述水下地形断面观测的包含多个断面基点的测线；其中，每条测线的基点均设定于每次观测所测量范围以外。

优选的，所述预设观测数据结构包括：头文件及与其关联的数据文件；其中，所述头文件写入有用于供进行所述检索的历史观测数据的描述信息，所述描述信息包括：历史测点的坐标；所述数据文件写入有所述历史观测数据。

为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种水下地形动态跟踪测量系统，所述系统包括：如上所述的水下地形动态跟踪测量装置，设于PC客户端；测深模块，设于所述测量船，用于实时检测并输出水深值；导航定位模块，设于所述测量船，用于获取实时的位置信息以对所述测量船只提供导航，并用于实时获取平面位置坐标及水画的高程值；通讯模块，连接于所述测深模块、导航定位模块及水下地形动态跟踪测量装置，用于建立所述测深模块、导航定位模块至所述PC客户端的信号传输通路。

优选的，所述导航定位模块包括GPS接收机；所述GPS接收机采用GPS-RTK模式，所述GPS接收机输出两组数据，一组用于测量船驾驶员导航，另一组数据用于供进行所述对比分析。

如上所述，本发明提供一种水下地形动态跟踪测量方法、装置及系统，通过按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据，并通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据，且实时更新当前观测数据，并与检索出的历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警，并将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围，并对所述异常范围的观测数据加以储存，本发明通过实时观测并与历史观测数据进行实时比对分析，在发现冲刷异常时及时复测或扩测，加快险情预报速度，降低测量成本，提高测量效率。

附图说明

图1显示为本发明的水下地形动态跟踪测量方法的一实施例的流程示意图。

图2显示为本发明的水下地形动态跟踪测量方法的一实施例的流程示意图。

图3显示为本发明的水下地形动态跟踪测量装置的一实施例的结构示意图。

图4显示为本发明的水下地形动态跟踪测量系统的一实施例的结构示意图。

元件标号说明

1水下地形动态跟踪测量装置

11储存单元

12检索单元

13计算单元

14报警单元

15指导单元

2测深模块

3导航定位模块

4通讯模块

S100～S103方法步骤

S200～S208方法步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明提供一种水下地形动态跟踪测量方法，包括：

步骤S100：按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据；

步骤S101：通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据；在一实施例中，优选的，所述测线为断面测线或称剖面测线；所述历史观测数据还包括：各所述断面具有的断面号及断面基点；通过剖面测线进行地形观测为常用，因此不再作赘述；并且，在一实施例中，所述测点坐标可以是通过GPS方式获取，并通过所述测点坐标查找对应断面的断面号，进而查找对应测线的历史观测数据，本发明的主要目的在于历史观测数据的利用。

步骤S102：实时更新当前观测数据，并与所述检索出的测线历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；在一实施例中，例如可以如上所述通过断面号检索出历史观测数据绘制历史断面图，同时将当前断面图绘于同一界面；

步骤S103：在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警，并将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围来指导测线复测或地形扩测；在一实施例中，即例如实时计算当前断面与历史断面的冲刷或淤积值，超过给定的预警值则进行报警，从而实现灾害预警避免事故；所述指导测线复测或地形扩测即例如对所述异常范围的数据或预选指标加以提示以指导测线复测或地形扩测。

优选的，所述水下地形动态跟踪测量方法，还可以包括：通过所述储存的历史观测数据来进行所述异常范围内的复测及地形扩测工作。

优选的，在所述按预设观测数据结构来储存各测次所观测的水下地形的历史观测数据之前，还包括：根据实时检测到的水深测量值以建立用于所述水下地形断面观测的包含多个断面基点的测线；其中，每条测线的基点均设定于每次观测所测量范围以外。

请参阅图2，以一个具体的实施例来展示所述方法，在具体实现上，所述预设观测数据结构包括：头文件及与其关联的数据文件；其中，所述头文件写入有用于供进行所述检索的历史观测数据的描述信息，所述描述信息包括：历史测点的坐标；所述数据文件写入有所述历史观测数据。

步骤S200，将所有历史观测数据的描述信息写入头文件，该头文件在数据处理过程中用于检索，这样便于检索过程快速高效，同时避免程序占用大量计算机内存。

步骤S201，所有历史观测数据按自定义的数据结构进行存储，并将索引信息存入头文件中，当检索步骤完成后，通过检索结果能快速定位数据文件并读取数据。

步骤S202，将hypack软件同步过的测深数据及GPS数据进行匹配，获取当前水下地形测点的平面坐标及高程值。

步骤S203，将当前测区的测线信息如编号、端点坐标等数据加载到应用程序，用以辅助当前测点的测线定位及历史观测数据检索。

步骤S204，通过当前测点的坐标、测线信息数据以及历史观测数据头文件信息，可检索出当前测点所处的测线以及该测线所测的历史观测数据。

步骤S205，根据步骤24的检索结果，快速的定位数据文件并读取历史观测数据。

步骤S206，通过建立统一基准后对当前所测的数据与检索出来的历史观测数据进行对比分析，实时获取当前地形与历史地形的冲淤值，以数据、图形等形式反映出来。

步骤S207，预设一个异常报警值，若当前地形与历史地形的冲淤值大于报警值时进行报警，并保存异常范围内的数据及图形。

步骤S208，当步骤27完成后，需要利用历史观测数据来指导地形冲淤异常范围内的复测及地形扩测工作，通过历史观测数据与当前数据的实时对比可准确确定异常范围。

如图3所示，本发明还提供一种水下地形动态跟踪测量装置1，其原理及技术实现的细节与上述方法大致相同，因此下文不再作赘述；所述水下地形动态跟踪测量装置包括：储存单元11，用于按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据；检索单元12，通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据；计算单元13，用于实时更新当前观测数据，并与检索出的历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；报警单元14，用于在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警；指导单元15，将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围来指导测线复测或地形扩测。

优选的，所述测线为断面测线；所述历史观测数据还包括：各所述断面具有的断面号及断面基点。

优选的，所述的水下地形动态跟踪测量装置，还包括：测线建立单元，用于根据实时检测到的水深值以建立用于所述水下地形断面观测的包含多个断面基点的测线；其中，每条测线的基点均设定于每次观测所测量范围以外。

优选的，所述预设观测数据结构包括：头文件及与其关联的数据文件；其中，所述头文件写入有用于供进行所述检索的历史观测数据的描述信息，所述描述信息包括：历史测点的坐标；所述数据文件写入有所述历史观测数据。

如图4所示，本发明提供一种水下地形动态跟踪测量系统，所述系统包括：

所述水下地形动态跟踪测量装置1；在本一实施例中，其实现上可以是软件实现。

在本实施例中，可以用到两类处理软件，一个是国外厂商软件hypack可以安装在PC客户端，运用该软件的共享内存接口实时输出同步的位置信息和水深值，另一个是所述的水下地形动态跟踪测量装置的软件装载于测量船上同一PC客户端上，用于供测量技术人员查看以进行例如监视、预警及指导复测扩测等行为，该软件通过虚拟串口与hypack进行通信，在获取位置及水深值之后进行匹配，匹配好的数据通过统一的基准与历史数据进行比较分析，同时提供异常预警功能。

测深模块2，设于所述测量船，用于实时检测并输出水深值；在一实施例中，举例来说，可采用测深仪如中海达、无锡海鹰品牌设备，例如中海达370测深仪。

导航定位模块3，设于所述测量船，用于获取实时的位置信息以对所述测量船只提供导航，并用于实时获取平面位置坐标及水画的高程值；在一实施例中，举例来说，所述导航定位模块3包括GPS接收机；所述GPS接收机采用GPS-RTK模式，所述GPS接收机输出两组数据，一组用于测量船驾驶员导航，另一组数据用于供进行所述对比分析，所述接收机例如可为天宝R8接收机，作业模式为RTK三维水深测量(即GPS-RTK无验潮水域地形测量)，实时获取平面位置坐标及水画的高程值；

通讯模块4，连接于所述测深模块2、导航定位模块3及水下地形动态跟踪测量装置1，用于建立所述测深模块2、导航定位模块3至所述PC客户端的信号传输通路，其中包括至水下地形动态跟踪测量装置1的信号传输通路；在一实施例中，举例来说，所述通信模块可以包括多串口服务器等，用作系统中各设备的数据连接，亦可采用网络、蓝牙、串口等通讯方式，本发明中采用串口通讯，GPS接收机通过两个串口同时输出两路相同的数据，一路数据至测深仪中的测深软件为测量船驾驶员提供导航，另一路数据进入测量技术员的PC通过hypack软件与测深数据进行匹配，测深仪与PC间的通讯同样采用串口，多个串口数据通过串口服务器转换后由USB接口进入PC。

综上所述，本发明提供一种水下地形动态跟踪测量方法、装置及系统，通过按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据，并通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据，且实时更新当前观测数据，并与所述检索出的测线历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警，并将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围，进行测线复测或地形扩测，本发明通过实时观测并与历史观测数据进行实时比对分析，在发现冲刷异常时及时报警并指导复测或扩测，加快险情预报速度，降低测量成本，提高测量效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种水下地形动态跟踪测量方法，其特征在于，包括：

按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据；

通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据；

实时更新当前观测数据，并与所述检索出的测线历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；

在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警，并将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围来进行测线复测或地形扩测。

2.根据权利要求1所述的水下地形动态跟踪测量方法，其特征在于，所述测线为断面测线；

所述历史观测数据还包括：各所述断面具有的断面号及断面基点。

3.根据权利要求2所述的水下地形动态跟踪测量方法，其特征在于，在所述按预设观测数据结构来储存各测次所观测的水下地形的历史观测数据之前，还包括：根据实时检测到的水深测量值以建立用于所述水下地形断面观测的包含多个断面基点的测线；其中，每条测线的基点均设定于每次观测所测量范围以外。

4.根据权利要求1所述的水下地形动态跟踪测量装置，其特征在于，所述预设观测数据结构包括：头文件及与其关联的数据文件；其中，所述头文件写入有用于供进行所述检索的历史观测数据的描述信息，所述描述信息包括：历史测点的坐标；所述数据文件写入有所述历史观测数据。

5.一种水下地形动态跟踪测量装置，其特征在于，包括：

储存单元，用于按预设观测数据结构来储存所观测的水下地形的历史观测数据；

检索单元，通过当前测点的坐标自所述储存内容中检索出当前测点所在测线的历史观测数据；

计算单元，用于实时更新当前观测数据，并与检索出的历史观测数据加以对比分析，以实时计算出当前测点所在水下地形的冲刷值或淤积值；

报警单元，用于在检测到所述冲刷值或淤积值超过预设报警值时，进行报警。

指导单元，将所述冲刷值或淤积值超过预设报警值的水下地形范围作为异常范围来指导测线复测或地形扩测。

6.根据权利要求5所述的水下地形动态跟踪测量装置，其特征在于，所述测线为断面测线；

所述历史观测数据还包括：各所述断面具有的断面号及断面基点。

7.根据权利要求6所述的水下地形动态跟踪测量装置，其特征在于，还包括：测线建立单元，用于根据实时检测到的水深值以建立用于所述水下地形断面观测的包含多个断面基点的测线；其中，每条测线的基点均设定于每次观测所测量范围以外。

8.根据权利要求5所述的水下地形动态跟踪测量装置，其特征在于，所述预设观测数据结构包括：头文件及与其关联的数据文件；其中，所述头文件写入有用于供进行所述检索的历史观测数据的描述信息，所述描述信息包括：历史测点的坐标；所述数据文件写入有所述历史观测数据。

9.一种水下地形动态跟踪测量系统，其特征在于，所述系统包括：

如权利要求5至8中任一项所述的水下地形动态跟踪测量装置，设于PC客户端；

测深模块，设于PC客户端，用于实时检测并输出水深值；

导航定位模块，设于PC客户端，用于获取实时的位置信息以对所述测量船只提供导航，并用于实时获取平面位置坐标及水画的高程值；

通讯模块，连接于所述测深模块、导航定位模块及水下地形动态跟踪测量装置，并远程连接所述PC客户端，用于建立所述测深模块、导航定位模块至所述PC客户端的信号传输通路。

10.根据权利要求10所述的水下地形动态跟踪测量系统，其特征在于，所述导航定位模块包括GPS接收机；所述GPS接收机采用GPS-RTK模式，所述GPS接收机输出两组数据，一组用于测量船驾驶员导航，另一组数据用于供进行所述对比分析。