(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211222306.2 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 江苏航运职业技术学院 地址 226000 江苏省南 通市经济技 术开发 区通盛大道185号 (72)发明人 林伟　薛扬　吴丽华　史誉州　 朱亮　房世龙　张家瑞　沈毓婷　 王天宇　姚佳敏　龚于翔　彭文君　 朱信宇　夏涵斌　 (74)专利代理 机构 深圳天融专利代理事务所 (普通合伙) 44628 专利代理师 张莉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/20(2006.01) (54)发明名称 河口航道地形演变可视化方法及系统 (57)摘要 本发明公开了河口航道地形演变可视化方 法及系统， 所述方法包括以下步骤： 通过采集端 采集水流量数据与地貌数据， 采集端基于无线信 号将水流量数据与地貌数据发送至服务器端； 服 务器端接收水流量数据与地貌数据， 基于水流量 数据与地貌数据对河口航道进行三维可视化建 模； 结合水流量数据与地貌数据在模 型上演变分 析河口航道 地形。 本发明通过采集影 响河口航道 地形变化因素的数据， 对河口航道进行三维可视 化建模， 并在建模后， 根据影响因素设置预警阈 值， 当采集端采集数值超过预警阈值时， 可及时 向航船发出预 警提示， 不仅对河口航道地形的演 变具有一定的推算作用， 而且还能实时判断河口 航道的通行状况， 保证航船的安全通行。 权利要求书2页 说明书11页 附图2页 CN 115292970 A 2022.11.04 CN 115292970 A 1.河口航道地形演变可视化方法， 其特 征在于： 所述方法包括以下步骤： S1： 通过采集端采集水流量数据与地貌数据， 采集端基于无线信号将水流量数据与地 貌数据发送至服 务器端； S2： 服务器端接收水流量数据与地貌数据， 基于水流量数据与地貌数据对河口航道进 行三维可视化建模； S2.1： 结合水流量数据与地貌数据在模型上演变分析河口航道地形， 设置水流量预警 阈值与地貌预警阈值； S2.2： 采集端采集的水流量数值超过水流量预警阈值或地貌数值超过地貌预警阈值 时， 服务器端向航船发出 预警提示； 所述服务器端对河口航道基于细节增量模型的渐进式表达方法建模， 通过渐进式化简 原始复杂地形网格获取增量信息， 并在进行可视化表达时， 借助增量信息重新构建需求比 例尺地形模型， 计算公式为： （1） 式中的 表示分辨率尺度在 级的地形模型， 表示介于尺度 级和 级间的增量 信息， 也就是两个尺度间发生变化的三角形信息， 表示的是初始概略模型； 所述服务器端对 模型网格边 折叠化简包括以下步骤： 设与V1相连的所有三角形都属于平面集合Plan es(V1)， 那么顶点 的二次误差可以由下 式求得： （3） 式中， ， 为三角形的平面系数， 其中 ， 且 ， 由下式表示： （4） 设 ， 当V1和V 2被折叠至 时， 可以由下式计算得到： （5） 通过将式 （5） 和式 （3） 结合， 二次误差可以由下式进行表示： （6） 式中的Q1和Q2分别为顶点V1和顶点V 2的初始矩阵； 所述服务器端中， 通过选择相邻尺度的SVO阈值实现连续动态渐进式地形模型表达， 由 于相邻SVO阈值对应的网格尺度差异非常小， 因此这种动态的渐进式可以被视作是一种近 似无尺度的表达， SVO阈值可以由最小二次误差开方 得到， 计算公式如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292970 A 2式中， 为某一尺度下所有点数据的最小二次误差， d表示SVO阈值， 其中SVO阈值越 大， 模型越简略； 所述服务器端中， 当河口航道地形模型建立后， 需要基于模型输入影响因素进行地形 演变； 河床塌陷对床面高程 的变化为： 其中， i为河床塌陷的时刻， 为河床塌陷深度。 2.根据权利要求1所述的河口航道地形演变可视化方法， 其特征在于： 步骤S2中， 基于 地貌对河流设置一个预警值M， 预警值M用于预警河流水流量， 当河流水流量数值超过预警 值M时， 预警河流对河 床产生影响， 服 务器端向航船发出一个通行存在不稳定因素信号。 3.根据权利要求1所述的河口航道地形演变可视化方法， 其特征在于： 步骤S2中， 基于 河流对地貌设置一个预警值N， 预警值N用于预警地貌塌陷， 当地貌塌陷数值超过预警值N 时， 河流灌入塌陷空洞中宽度减小， 且河道未塌陷区域水位下降， 服务器端向航船发出一个 通行存在不稳定因素信号。 4.根据权利要求3所述的河口航道地形演变可视化方法， 其特征在于： 获取当前河口航 道水流量数值与带有空洞地貌中空洞的承载阈值， 并分别将水流量数值与空洞承载阈值分 别标定为 和 ， 并进行归一 化分析， 河 床承载系数 计算公式为： 式中， 和 分别为河口航道水流 量数值和空洞承载阈值的误差因子系数， 且 。 5.一种河口航道地形演变可视化系统， 所述系统用于实现权利要求1 ‑4任一项所述的 河口航道地形演变可视化方法， 其特征在于： 包括采集模块、 通信模块以及处理模块， 采集 模块采集河流水流量数据以及河床地貌数据， 通过通信模块将数据发送至处理模块， 处理 模块基于水流量数据与地貌数据对河口航道进行三维可视化河床建模， 并结合水流量数据 与地貌数据在模型上演变分析河口航道地形， 设置水流量预警阈值与地河床貌预警阈值， 当采集端采集的水流量数值超过水流量预警 阈值或地貌数值超过地貌预警 阈值时， 服务器 端向航船发出 预警提示。 6.根据权利要求5所述的河口航道地形演变可视化系统， 其特征在于： 所述处理模块包 括信号收发单 元、 计算单 元以及预警单 元； 信号收发单 元用于接收水流 量数据与地貌数据以及向航船发出 预警信号； 计算单元用于基于水流量数据与地貌数据对河口航道进行三维可视化河床建模， 并结 合水流量数据与地貌数据在模型 上演变分析河口航道地形； 预警单元内部设置水流量预警阈值与地河床貌预警阈值， 当采集端采集的水流量数值 超过水流量预警阈值或地貌数值超过地貌预警阈值时， 发出 预警信号。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292970 A 3