[01364093]复杂环境下船载内河航道地理空间信息一体化采集关键技术研究及应用

内河航道是我国交通运输体系的重要支撑环节,而高精度地理空间信息又是内河航道开发、建设和维护必不可少的基础数据保障。目前内河航道地理空间信息采集主要存在航道架空构筑物测量难、桥区GNSS信号弱、浅滩测量效率低以及水体中漂浮物无法监测等难点。 基于此,2006年至今课题组展开联合攻关,依托国家自然科学基金、江西省自然科学基金、国家测绘公益专项、广东省交通厅科技基金以及江苏省测绘局等多个项目,突破了环境复杂区换能器基准精密确定、GNSS在航潮位观测以及内河航道高程基准转换等关键技术瓶颈,构建了内河水上、水面、水体以及水底一体化内河航道地理空间信息关键要素采集及处理体系,实现了船载航道架空构筑物及岸坡、水位、水体漂浮目标以及水下地形地貌快速一体化采集、高精度处理及相关地理空间要素的分类、编码和入库。主要创新性成果如下： （1）突破了船载多波束声呐、三维激光扫描、INS、GNSS和压力传感器等多种设备综合集成的精确时空配准与深度融合难题,实现了内河航道岸坡、桥梁、滩涂、在航GNSS水位、水体潜浮目标及水下地形信息的一体化精密采集; （2）提出了基于虚拟球谐的沿海航道区域高程基准构建方法,建立了船载三维激光点云处理、定位/水深/姿态数据同步处理、测量数据姿态改正、在航GNSS瞬时水位和水体目标快速精准判定与精细提取等精密算法模型,系统构建了复杂环境下内河航道水上水下一体化测量数据精密处理理论与方法体系; （3）主持制定了中国人民解放军专业军用测绘标准《海洋水深测量成果质量评定》和广东省地方标准《内河航道地理信息要素分类与编码》,参与制定了交通运输部行业标准《内河电子航道图技术规范》,建立了内河航道地理空间数据采集处理的标准化流程和多波束数据质量控制体系。 该项目构建了内河航道地理空间信息“硬件采集系统-数据处理理论-成图显示软件”成套体系。成果获国家发明专利2项、实用新型专利2项、登记软件著作权多项;出版学术专著3部、标准3项、发表学术论文80余篇。相关成果在近百余项内河航道工程项目中成功应用,取得了显著的经济效益。项目成果整体达到国际先进水平。其中,多种声呐、三维激光扫描、压力传感器、GNSS与IMU等协同观测的内河航道全要素地理空间信息采集技术,基于虚拟球谐综合的GNSS在航水位与压力观测等多源数据深度融合的内河无缝垂直基准建立与实时传递理论方法,具有重大创新。基于多波束水柱数据的水下小目标高精度自动化快速识别与三维定位技术,填补了国内空白。