一种航道多源数据融合处理及可视化分析方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种航道多源数据融合处理及可视化分析方法。

背景技术

当前我国的航道测绘工作对于一些基本的应用任务，以及基本的数据管理任务和航道测绘工作可以较好的进行完成，对于常规的测绘的处理能力较强，可以妥善的完成，同时，也可以开展一些科研测绘以及水文测绘工作。目前同类产品(技术应用)未结合航道测绘的应用特点，对“空、地、水”一体化测绘采集的多源数据展现方式单一，无法直观反应出航道工程周边水上水下地形的变化过程。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中航道多源数据展现方式单一，无法直观反应出航道工程周边水上水下地形的变化过程的不足之处，提供一种航道多源数据融合处理及可视化分析方法，以直观反应出航道工程周边水上水下地形的变化过程的目的。

为实现上述目的，本发明提供一种航道多源数据融合处理及可视化分析方法，所述航道多源数据融合处理及可视化分析方法包括以下步骤：

采集航道多源数据；

对所述航道多源数据进行数据融合处理，获得融合数据；

对所述融合数据中的多个测次数据进行叠加处理；

对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成可视化图及动态，并展示所述可视化图及动态。

优选地，所述可视化图及动态包括剖面分析图、冲淤变化图、冲淤过程动画和叠加分析报告；

所述对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成可视化图及动态，具体包括：

选取剖面对叠加后数据中重点关注断面进行分析，绘制断面图，并叠加设计断面图，获得剖面分析图；

选取所述叠加后数据中重点关注的范围进行冲淤分析，生成冲淤变化图和冲淤过程动画；

对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成叠加分析报告。

优选地，所述对所述航道多源数据进行数据融合处理，获得融合数据，具体包括：

对所述航道多源数据进行合并，获得合并数据；

对所述合并数据进行裁切，获得需要处理分析的待分析数据；

按照设定的参数去除所述待分析数据中的噪点；

对去噪后数据按设定的规则进行数据抽稀，获得融合数据。

优选地，所述航道多源数据包括影像数据、激光点云数据、三角网及DEM数据、多波束数据和矢量数据。

优选地，所述采集航道多源数据之后，还包括：

采用八叉树结构进行LOD的构建，将所述激光点云数据进行分块存储；

建立八叉树索引，在接收到视图浏览操作指令时，从所述视图浏览操作指令中提取当前场景需求，实时加载所述当前场景需求对应的点云数据块。

优选地，所述采用八叉树结构进行LOD的构建，将所述激光点云数据进行分块存储之后，还包括：

利用VBO的局部更新方案对渲染对象更新。

优选地，所述对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成可视化图及动态，并展示所述可视化图及动态之后，还包括：

导出文本数据、LAS格式的点云数据、DXF格式的矢量数据、冲淤变化过程的动画文件、WORD格式的分析报告。

本发明中，通过采集航道多源数据，对所述航道多源数据进行数据融合处理，获得融合数据，对所述融合数据中的多个测次数据进行叠加处理，对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成可视化图及动态，并展示所述可视化图及动态，可实现剖面图、冲淤变化图、冲淤变化过程动画等可视化，展现不同时期数据的变化分析，直观反应出航道工程周边水上水下河道的变化过程。

附图说明

图1为本发明航道多源数据融合处理及可视化分析方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明航道多源数据融合处理及可视化分析方法第二实施例的流程示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，提出本发明航道多源数据融合处理及可视化分析方法第一实施例。

在第一实施例中，所述航道多源数据融合处理及可视化分析方法包括以下步骤：

步骤S10：采集航道多源数据。

应理解的是，所述航道多源数据包括影像数据、激光点云数据、三角网及DEM数据、多波束数据和矢量数据。本实施例支持影像、激光雷达点云、多波束水深等多源数据的导入、融合与处理，可实现剖面图、冲淤变化图、冲淤变化过程动画等可视化的方法，展现不同时期数据的变化分析，直观反应出航道工程周边水上水下河道的变化过程，并能输出多种形式的成果，供其他系统使用。

步骤S20：对所述航道多源数据进行数据融合处理，获得融合数据。

可理解的是，本实施例可按数据类别导入，并可按不同测次测区存储管理各类数据。数据融合处理主要包括：合并，将多块数据合并为一个数据；裁切，将需要处理分析的数据切割出来；去噪，按照设定的参数去除数据中的噪点；抽稀：按设定的规则进行数据抽稀，以满足后续数据加工的需要。

在所述步骤S20之前，还包括：对所述航道多源数据进行预处理，获得预处理后多源数据。

相应地，所述步骤S20，具体包括：对预处理后多源数据进行数据融合处理，获得融合数据。

需要说明的是，多源数据包括一体化测绘涉及的水上激光雷达点云数据及水下多波束水深数据，在融合前这些数据需要在相关的软件中进行预处理，如定位、姿态数据的处理、滤波去噪等。此外还需要准备所测区域的整治工程图(矢量图)、测绘项目要求的分析范围等。

关键点：应保证三维激光雷达、多波束测深系统的数据密度，以便进行数据分析。

步骤S30：对所述融合数据中的多个测次数据进行叠加处理。

在具体实现中，本实施例采用面向对象的设计方法，其架构贯穿多源数据管理(输入与输出)、数据融合处理、数据分析。对多源测绘数据进行管理与储存。对多源测绘数据的显示以及基本的交互操作，并可以根据数据的属性信息进行相应的渲染。对点云数据进行后处理，及多期数据的叠加分析。

步骤S40：对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成可视化图及动态，并展示所述可视化图及动态。

应理解的是，叠加多个测次数据，通过选取剖面对重点关注断面(如工程区的坝轴线等)进行分析，绘制断面图，并叠加设计断面图，监测分析工程区现状。叠加多个测次的数据，选取重点关注的范围(如主航道、工程区)进行冲淤分析，监测主航道及工程区的变化情况。在本实施例中，所述可视化图及动态包括剖面分析图、冲淤变化图、冲淤过程动画和叠加分析报告；所述步骤S40，具体包括：选取剖面对叠加后数据中重点关注断面进行分析，绘制断面图，并叠加设计断面图，获得剖面分析图；选取所述叠加后数据中重点关注的范围进行冲淤分析，生成冲淤变化图和冲淤过程动画；对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成叠加分析报告。

在本实施例中，通过采集航道多源数据，对所述航道多源数据进行数据融合处理，获得融合数据，对所述融合数据中的多个测次数据进行叠加处理，对叠加后数据进行分析，根据分析结果生成可视化图及动态，并展示所述可视化图及动态，可实现剖面图、冲淤变化图、冲淤变化过程动画等可视化，展现不同时期数据的变化分析，直观反应出航道工程周边水上水下河道的变化过程。

参照图2，基于上述方法第一实施例，提出本发明航道多源数据融合处理及可视化分析方法第二实施例。

在本实施例中，所述步骤S20，具体包括：

步骤S201：对所述航道多源数据进行合并，获得合并数据。

应理解的是，按数据类别导入所述航道多源数据，并可按不同测次测区存储管理各类数据。将多块数据合并为一个数据，获得合并数据。

步骤S202：对所述合并数据进行裁切，获得需要处理分析的待分析数据。

可理解的是，从所述合并数据中将需要处理分析的数据切割出来，获得需要处理分析的待分析数据。

步骤S203：按照设定的参数去除所述待分析数据中的噪点。

需要说明的是，所述设定的参数包括平均邻域半径、邻域个数或距离阈值等，按照所述设定的参数去除数据中的噪点，从而提高数据处理准确性。

步骤S204：对去噪后数据按设定的规则进行数据抽稀，获得融合数据。所述设定的规则包括：

随机采样：根据采样率随机对点云进行抽稀。

格网采样：根据采样间隔均匀抽稀，每个格网中只保留一点。

格网采样又具体分三种模式：

格网-重心点：保留每个格网里的重心点；

格网-邻近中心点：保留每个格网里邻近格网中心的数据点；

格网-高程最高点：保留每个格网里高程值最大的数据点；

在具体实现中，按设定的规则进行数据抽稀，以满足后续数据加工的需要。

在本实施例中，所述采集航道多源数据之后，还包括：

采用八叉树结构进行LOD的构建，将所述激光点云数据进行分块存储；

建立八叉树索引，在接收到视图浏览操作指令时，从所述视图浏览操作指令中提取当前场景需求，实时加载所述当前场景需求对应的点云数据块。

需要说明的是，关于点云数据存储，激光点云数据量大，为提高数据使用效率，本方案采用外存点云及内存点云相结合的方法，存储管理及调用点云数据。

(1)外存点云数据的建立

针对海量点云数据，为了合理优化计算机内存空间，采用八叉树结构进行LOD的构建，将数据进行分块存储，建立八叉树索引，在视图里进行浏览操作时，可以根据场景需求实时的加载当前需要的点云数据块。

(2)内存点云渲染与编辑优化

1)数据内存占用优化，渲染和处理共用一份内存。

2)内存点云编辑后的渲染更新，利用VBO的局部更新方案对渲染对象更新，从而提高效率。

在本实施例中，所述采用八叉树结构进行LOD的构建，将所述激光点云数据进行分块存储之后，还包括：利用VBO的局部更新方案对渲染对象更新。

在本实施例中，所述步骤S40之后，还包括：

导出文本数据、LAS格式的点云数据、DXF格式的矢量数据、冲淤变化过程的动画文件、WORD格式的分析报告。

应理解的是，本实施例可将数据处理、数据分析的结果导出多种格式的数据，包括文本数据、LAS格式的点云数据、DXF格式的矢量数据、冲淤变化过程的动画文件、WORD格式的分析报告等。

可理解的是，将多个测次的数据进行叠加分析，可选取部分范围的数据也可处理整个测区的数据，根据分析结果，生成所先区域变化过程的动画，直观展现变化过程。

本实施例中，针对长江航道一体化测绘采集的影像、激光雷达、多波束等数据，在实现多源数据管理的基础上，提出一种三维模型、点云数据、多波束等航道多源数据融合及可视化展示方法，通过不同时期数据的叠加对比变化分析，以动画、报告等形式直观反应出航道工程周边水上水下河道的变化过程，具备多期数据量测分析功能，并能输出多种形式的成果。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为标识。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。