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龙图腾网获悉中国科学院地理科学与资源研究所申请的专利沙质床面水下三维地形的测量方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116499425B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310525471.3，技术领域涉及：G01C7/02；该发明授权沙质床面水下三维地形的测量方法是由张晨笛;孙傲然设计研发完成，并于2023-05-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本沙质床面水下三维地形的测量方法在说明书摘要公布了：本公开提供的沙质床面水下三维地形的测量方法，包括：搭建用于获取沙质床面的水下图像序列的图像采集平台；布置水上和水下控制点并测量其坐标；确定相机阵列的高度、排列形式和移动空间步长；基于上一步骤确定的参数使所有相机同时对目标水面区域进行拍摄，获得沙质床面的水下图像序列；基于运动恢复结构方法对图像序列进行空间计算，仅使用水上控制点进行空间配准，并进行折射校正，然后再仅使用水下控制点进行空间配准，不进行折射校正，通过两者之差的平均值对仅使用水上控制点并进行折射校正的点云进行二次校正，获得最终沙质床面的水下三维地形。本公开的时间空间分辨率和精度均较高，且不会对观测对象产生干扰。

本发明授权沙质床面水下三维地形的测量方法在权利要求书中公布了：1.一种沙质床面水下三维地形的测量方法，其特征在于，包括： 1搭建用于获取沙质床面的水下图像序列的图像采集平台，所述图像采集平台包括J台以n×m的形式排布的相机构成的相机阵列，n为相机阵列的排数，n≥1，m为相机阵列的列数，m≥3且要求每排相机拍摄的范围能完全覆盖目标水面区域的最大宽度，规定相机阵列的排为垂直水流方向，列为顺水流方向； 2布置和测量控制点，获取控制点的空间坐标 所述控制点包括布设在目标水面区域的两侧的水上控制点和布设在目标水面区域床面上的水下控制点，各控制点均分别包括上表面绘有规则几何图案且坡度保持水平的平板，所述几何图案具有明确的中心点位置，将该中心点位置定义为控制点的坐标，要求单个相机拍摄的每张图像中能拍到多个控制点； 利用测量设备测量各控制点的坐标，将所述测量设备的位置定义为原点，规定顺水流的水平方向或者沿目标水面区域的长度方向为X轴方向，与X轴垂直的水平方向为Y轴方向，垂直XY平面的方向为Z轴方向； 3确定相机阵列距床面的高度、排列形式和移动空间步长 3-1确定相机阵列距床面的高度和排列形式 确认相机阵列的列数m和焦距f后，通过下面方法初步确定相机阵列的高度和每排相机中各相机沿Y轴方向的横向间距Lc： 使所有相机的感光元件的长度方向沿Y轴方向、宽度方向沿X轴方向布置，然后设相机阵列距床面的高度为H，通过下式计算相机阵列中每台相机感光元件长度方向对应的实际距离L： 其中，h为像距，lc为相机感光元件的长度； 要求相邻两个相机拍摄的单张图像在Y轴方向的重叠度应不低于OY，则相机沿Y轴的横向间距Lc满足： Lc≤1-OYL 选择满足上式的相机横向间距Lc，并基于计算结果，使用下面2个条件检验，如果不能同时满足，则需要调整相机阵列距床面的高度H和相机的横向间距Lc，重新计算和检验，直至2个条件全部得到满足为止；两个条件为： 条件1：要求目标区域的水面总宽度可以被每排相机除最外侧共2台相机以外的相机总拍摄范围覆盖，则有： m-3·Lc+L≥Wwmax 其中，Wwmax是目标区域的水面最大宽度； 条件2：控制点在每张图像中清晰可见，要求单个控制点图案的边长在单张图像中至少对应T个像素，则有： 其中，Res为单张图像的空间分辨率，LGCP为控制点图案的实际边长； 当n1时，则根据下式确定各排相机沿X轴的纵向间距LL： 其中，wc为相机感光元件的宽度； 3-2确定相机阵列的纵向移动空间步长 若相机阵列覆盖的纵向方向的实际距离S大于或者等于目标水面区域的最大纵向距离Xmax-Xmin，Xmax和Xmin分别为目标水面区域在X轴方向的最大和最小坐标值，则相机阵列的纵向移动空间步长等于0；若相机阵列覆盖的纵向方向的实际距离S小于目标区域水面的最大纵向距离Xmax-Xmin，则按照下式设置相机阵列的纵向空间步长ΔL： S＝[n1-OX+OX]W ΔL＝S-1-OXW 其中，W为单张图像宽度方向对应的实际空间尺寸，单张图像在X轴方向的重叠度应不低于OX； 4基于步骤3确定的参数对目标水面区域进行拍摄，获得沙质床面的水下图像序列 首先将相机阵列中心移动到初始位置，当相机阵列沿X轴方向的拍摄范围不能全部覆盖目标水面区域的最大长度时，相机阵列中心的初始位置位于目标水面区域Xmin位置的横断面中部，当相机阵列沿X轴方向的拍摄范围能全部覆盖目标水面区域的最大长度时，相机阵列中心的初始位置位于目标水面区域中心的正上方并使相机视野中能看到目标区域全部水面边界； 然后使相机阵列从初始位置沿X轴正方向向目标水面区域另一端以纵向空间步长ΔL移动，每移动一个纵向空间步长后控制相机阵列中的所有相机同时拍摄第1张图像，然后再运动一个纵向空间步长后停下拍摄，直至运动到目标水面区域的Xmax位置；将在相机阵列停下拍摄的第i个位置，由第j台相机获得的第1张图像记为P1ij，当S≥Xmax-Xmin时，令i＝1，当SXmax-Xmin时，令i∈[1,p]，为向上取整函数，由所有图像P1ij构成第一图像序列P1，所述沙质床面的水下图像序列包括所述第一图像序列P1； 5基于第一图像序列P1获取沙质床面的水下三维地形 5-1基于运动恢复结构方法对第一图像序列P1进行水下地形建模获得三维点云，利用控制点进行空间数据配准，其中，将仅使用水上控制点的位置信息获取的初始加密三维点云和与其对应的数字正射影像分别记为C1和DOM1，将仅使用水下控制点的位置信息获取的初始加密三维点云和与其对应的数字正射影像分别记为C1’和DOM1’； 5-2基于数字正射影像DOM1生成包含目标水面区域的水面模型WS1，对初始加密三维点云C1进行栅格化处理得到栅格化初始三维点云C1g，将栅格化初始三维点云C1g中位于水面模型WS1以下部分筛选出，得到位于水面以下的栅格点云C1u，对栅格点云C1u进行折射校正，获得折射校正后的栅格点云C1c； 5-3基于数字正射影像DOM1’生成包含目标水面区域的水面模型WS1’，对初始加密三维点云C1’使用与初始加密三维点云C1相同的栅格化方法，获得仅使用水下控制点的栅格化初始三维点云C1’g，将栅格化初始三维点云C1’g中位于水面模型WS1’以下部分筛选出，得到位于水面以下的栅格点云C1’u，计算栅格点云C1’u和折射校正后的栅格点云C1c的床面平均高程之差ΔZ，利用ΔZ对折射校正后的栅格点云C1c的每个栅格点的床面高程进行修正，获得最终水下三维栅格点云C1f，即为目标沙质床面的水下三维地形。

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