CN116524142B - 一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及***，涉及河湖水利监测技术领域，包括：河湖信息数据库、点位设置模块、数据采集模块以及重建比对模块，所述河湖信息数据库内存储有河湖地图；所述点位设置模块包括轮廓分析单元以及点位设置单元，所述轮廓分析单元用于基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；所述点位设置单元用于在监测点位上设置点位参照物；本发明通过对河湖轮廓进行分析，能够划定不同的监测点位，在指定的监测点位上进行监测，能够提高对河湖变化数据监测的准确性，以解决现有的河湖监测过程中缺乏监测重点，监测的准确性和监测效率较低的问题。

Description

一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及***

技术领域

本发明涉及河湖水利监测技术领域，具体为一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法及***。

背景技术

在城市水利治理过程中，河湖为水利工程中的重要一环，一方面能够为城市水利提供水资源，另一方面能够为城市的水排放提供排放渠道，因此对于河湖的水利数据的变化需要进行监测更新。

现有技术中，在对河湖数据进行监测过程中，通常采用人工实地数据采集、无人机数据采集或者卫星数据采集的方式对河湖的数据进行监测，但是河湖在一定时间内的轮廓变化是很小的，采用上述监测方式进行监测过程中会造成监测缺乏重点，监测资源严重浪费的问题，因此需要一种能够对河湖变化数据进行精准监测的方法来解决上述问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过对河湖轮廓进行分析，能够划定不同的监测点位，在指定的监测点位上进行监测，能够提高对河湖变化数据监测的准确性，以解决现有的河湖监测过程中缺乏监测重点，监测的准确性和监测效率较低的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***，包括：河湖信息数据库、点位设置模块、数据采集模块以及重建比对模块，所述河湖信息数据库内存储有河湖地图；所述点位设置模块包括轮廓分析单元以及点位设置单元，所述轮廓分析单元用于基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；所述点位设置单元用于在监测点位上设置点位参照物；

所述数据采集模块用于基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；

所述重建比对模块包括模型建立单元以及比对更新单元，所述模型建立单元用于基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，所述比对更新单元用于将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新。

进一步地，所述轮廓分析单元配置有轮廓分析策略，所述轮廓分析策略包括：从河湖地图中提取河湖轮廓；

从河湖轮廓中提取河流轮廓和湖泊轮廓，将河流轮廓和湖泊轮廓的连接处设定为河湖出入线；

在河湖出入线的两端分别设置一个监测河湖连接点位。

进一步地，所述轮廓分析策略还包括：将河流轮廓中处于长度方向的两条边分别设定为河岸轮廓线；

将河岸轮廓线的两端分别设定为河流起点以及河流终点，河流起点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的反方向一侧，河流终点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的一侧；

以河流起点作为第一个参照点位，每间隔第一选取距离设定一个参照点位，以河流起点开始分别连接两个河岸轮廓线对应的参照点位，得到参照横线，获取参照横线的中点设定为横线点位，将相邻的两个横线点位的连线设定为局部水流线，将局部水流线朝向河流的水流方向的反方向的一端设定为局部水流起点，将局部水流线朝向河流的水流方向的一端设定为局部水流终点；

过参照点位做河岸轮廓线的切线，设定为参照切线；

将参照切线位于参照点位靠近河流终点的部分设定为参照射线，将参照点位作为参照射线的顶点；

将当前的参照射线对应的参照点位设定为当前参照点位，将当前参照点位朝向河流的水流方向的反方向的参照点位设定为上一组参照点位，将当前参照点位和上一组参照点位之间的局部水流线设定为比对水流线，将当前的参照射线的顶点与比对水流线的局部水流起点相吻合，将当前的参照射线与比对水流线的夹角设定为参照夹角；

当参照夹角大于等于第一角度阈值时，将参照夹角设定为监测夹角，将监测夹角对应的当前参照点位设定为监测河流点位，其中，监测点位包括监测河湖连接点位和监测河流点位。

进一步地，所述点位设置单元配置有点位设置策略，所述点位设置策略包括：当参照射线朝向河流轮廓内部时，将监测夹角设定为冲击夹角，当参照射线朝向河流轮廓外部时，将监测夹角设定为堆积夹角；

将冲击夹角对应的监测河流点位设定为冲击河流点位，将堆积夹角对应的监测河流点位设定为堆积河流点位；其中，监测河流点位包括冲击河流点位和堆积河流点位；

在冲击河流点位上设定冲击参照物，在堆积河流点位上设定堆积参照物，在监测河湖连接点位上设置连接参照物。

进一步地，所述数据采集模块配置有数据采集策略，所述数据采集策略包括：获取冲击参照物对应的参照射线，过冲击参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为冲击参照垂线，将冲击参照垂线朝向河流轮廓的外部的部分设定为冲击采集线，以冲击参照物对应的参照射线的顶点为起点在冲击采集线上设置第一冲击采集数量个冲击采集点，每两个冲击采集点之间的距离相隔第一采集距离，将冲击采集点获取到的河床数据设定为冲击参照河床深度；

获取堆积参照物对应的参照射线，过堆积参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为堆积参照垂线，将堆积参照垂线朝向河流轮廓的内部的部分设定为堆积采集线，以堆积参照物对应的参照射线的顶点为起点在堆积采集线上设置第一堆积采集数量个堆积采集点，每两个堆积采集点之间的距离相隔第一采集距离，将堆积采集点获取到的河床数据设定为堆积参照河床深度；

在两个监测河湖连接点位之间设置第一连接数量个连接内部采集点，将连接内部采集点获取到的河床数据设定为连接内部河床深度，在两个监测河湖连接点位的两侧且位于河湖出入线的延长线上分别设置第二连接数量个连接外部采集点，将连接外部采集点获取到的河床数据设定为连接外部河床深度。

进一步地，所述模型建立单元配置有模型建立策略，所述模型建立策略包括：在河湖轮廓上将冲击参照物、堆积参照物以及连接参照物的位置进行标记，得到河湖孪生模型。

进一步地，所述比对更新单元配置有比对更新策略，所述比对更新策略包括：求取获取到的若干冲击参照河床深度的平均值得到冲击平均河床深度，当冲击平均河床深度大于第一冲击河床深度阈值时，将冲击参照物所在的冲击河流点位标记为冲击侵蚀点位，对冲击侵蚀点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到冲击侵蚀轮廓；

求取获取到的若干堆积参照河床深度的平均值得到堆积平均河床深度，当堆积平均河床深度小于第一堆积河床深度阈值时，将堆积参照物所在的堆积河流点位标记为堆积扩展点位，对堆积扩展点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到堆积扩展轮廓；

求取获取到的连接内部河床深度的平均值得到内部平均河床深度，当内部平均河床深度小于第一内部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接缩小点位；求取获取到的连接外部河床深度的平均值得到外部平均河床深度，当外部平均河床深度大于第一外部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接扩展点位；当两个监测河湖点位出现连接缩小点位或连接扩展点位时，重新对河湖出入线进行获取，得到河湖出入更新线；

将冲击侵蚀轮廓根据冲击参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将堆积扩展轮廓根据堆积参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将河湖出入更新线根据连接参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，其中，比对结果包括冲击侵蚀轮廓、堆积扩展轮廓以及河湖出入更新线。

第二方面，本发明还提供一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建方法，包括：从河湖信息数据库内获取河湖地图；

基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；

在监测点位上设置点位参照物；

基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；

基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新。

本发明的有益效果：本发明通过从河湖信息数据库内获取河湖地图，然后基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位，能够在河流和湖泊的连接处以及河流可能存在冲击和堆积的位置上布置监测点位，提高数据监测的准确度，同时降低了监测过程的资源浪费情况，提高了河湖变化数据监测的效率；

本发明通过在监测点位上设置点位参照物，通过点位参照物能够建立基础的参照标准，无论河湖信息如何变化，点位参照物的位置是相对固定的，提高数据比对过程的准确性；

本发明通过基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据，基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新，该设计能够在河湖数据变化时，能够及时进行数据更新。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的方法的步骤流程图；

图2为本发明的***的原理框图；

图3为本发明的河流轮廓的局部划分示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一请参阅图2所示，本发明提供一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***，通过对河湖轮廓进行分析，能够划定不同的监测点位，在指定的监测点位上进行监测，能够提高对河湖变化数据监测的准确性；具体地，基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***包括：河湖信息数据库、点位设置模块、数据采集模块以及重建比对模块，河湖信息数据库内存储有河湖地图；点位设置模块包括轮廓分析单元以及点位设置单元，轮廓分析单元用于基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；轮廓分析单元配置有轮廓分析策略，请参阅图3所示，轮廓分析策略包括：从河湖地图中提取河湖轮廓；

从河湖轮廓中提取河流轮廓和湖泊轮廓，将河流轮廓和湖泊轮廓的连接处设定为河湖出入线；

在河湖出入线的两端分别设置一个监测河湖连接点位，当河湖出入线缩小或者扩大时，河湖连接处的进出水量就会产生变化，此时无论是对于排涝或者防旱补水都会产生一定的影响，因此河湖出入线的监测是十分重要的，通过对河湖出入线两端的监测河湖连接点位的河床变化情况进行监测，能够得到河湖出入口的变化情况。

轮廓分析策略还包括：将河流轮廓中处于长度方向的两条边分别设定为河岸轮廓线，长度方向即为河流的流向方向，河岸轮廓线所对应的为河流的两岸的位置；

将河岸轮廓线的两端分别设定为河流起点以及河流终点，河流起点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的反方向一侧，河流终点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的一侧，河流的起点和河流的终点以被监测区域内的河流的部分为准，不代表河流真正的起点和终点，为被监测区域内的河流起点和河流终点；

以河流起点作为第一个参照点位，每间隔第一选取距离设定一个参照点位，第一选取距离设定为5m，以河流起点开始分别连接两个河岸轮廓线对应的参照点位，得到参照横线，获取参照横线的中点设定为横线点位，将相邻的两个横线点位的连线设定为局部水流线，将局部水流线朝向河流的水流方向的反方向的一端设定为局部水流起点，由于河流会有弯折，因此局部水流线能够表示河流局部的水流方向，将局部水流线朝向河流的水流方向的一端设定为局部水流终点；

过参照点位做河岸轮廓线的切线，设定为参照切线；

将参照切线位于参照点位靠近河流终点的部分设定为参照射线，将参照点位作为参照射线的顶点；

将当前的参照射线对应的参照点位设定为当前参照点位，将当前参照点位朝向河流的水流方向的反方向的参照点位设定为上一组参照点位，将当前参照点位和上一组参照点位之间的局部水流线设定为比对水流线，将当前的参照射线的顶点与比对水流线的局部水流起点相吻合，将当前的参照射线与比对水流线的夹角设定为参照夹角；

当参照夹角大于等于第一角度阈值时，将参照夹角设定为监测夹角，将监测夹角对应的当前参照点位设定为监测河流点位，其中，监测点位包括监测河湖连接点位和监测河流点位，在极限情况下，如果河流为笔直的状态，那么参照射线会与河岸轮廓线重合，则参照夹角为0，如果河流局部有弯折，则参照射线与河岸轮廓线之间会存在一定的夹角，第一角度阈值设定为45度；

点位设置单元用于在监测点位上设置点位参照物；点位设置单元配置有点位设置策略，点位设置策略包括：当参照射线朝向河流轮廓内部时，将监测夹角设定为冲击夹角，当参照射线朝向河流轮廓外部时，将监测夹角设定为堆积夹角；如果参照射线朝向河流轮廓内部，表示河岸轮廓线向河流轮廓内部弯折，此时河流会对该位置进行冲刷；当参照射线朝向河流轮廓外部时，表示河岸轮廓线向河流轮廓外部弯折，此时该位置受到冲击较小，会产生堆积泥沙；

将冲击夹角对应的监测河流点位设定为冲击河流点位，将堆积夹角对应的监测河流点位设定为堆积河流点位；其中，监测河流点位包括冲击河流点位和堆积河流点位；

在冲击河流点位上设定冲击参照物，在堆积河流点位上设定堆积参照物，在监测河湖连接点位上设置连接参照物。其中，点位参照物包括冲击参照物、堆积参照物以及连接参照物，点位参照物具体设置时，可以为打在河岸上的木桩，木桩的高度在一定时间段内保持一致，能够很好地作为参照物；

数据采集模块用于基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；数据采集模块配置有数据采集策略，数据采集策略包括：获取冲击参照物对应的参照射线，过冲击参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为冲击参照垂线，将冲击参照垂线朝向河流轮廓的外部的部分设定为冲击采集线，冲击参照垂线朝向河流轮廓的外部的方向为河流的冲击方向，以冲击参照物对应的参照射线的顶点为起点在冲击采集线上设置第一冲击采集数量个冲击采集点，第一冲击采集数量设置为3，每两个冲击采集点之间的距离相隔第一采集距离，第一采集距离设置为50cm，将冲击采集点获取到的河床数据设定为冲击参照河床深度，通过超声波探测装置，以点位参照物的木桩的高度作为监测标准，每次监测时都保持在相同高度进行探测；

获取堆积参照物对应的参照射线，过堆积参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为堆积参照垂线，将堆积参照垂线朝向河流轮廓的内部的部分设定为堆积采集线，堆积参照垂线朝向河流轮廓的内部的方向为泥沙堆积的扩展方向，以堆积参照物对应的参照射线的顶点为起点在堆积采集线上设置第一堆积采集数量个堆积采集点，第一堆积采集数量设置为3，每两个堆积采集点之间的距离相隔第一采集距离，将堆积采集点获取到的河床数据设定为堆积参照河床深度；

在两个监测河湖连接点位之间设置第一连接数量个连接内部采集点，第一连接数量设置为6，在每个检测河湖连接点位附近分别设置3个连接内部采集点，每两个连接内部采集点之间的距离为第一采集距离，将连接内部采集点获取到的河床数据设定为连接内部河床深度，在两个监测河湖连接点位的两侧且位于河湖出入线的延长线上分别设置第二连接数量个连接外部采集点，第二连接数量设置为3，每两个外部内部采集点之间的距离为第一采集距离，将连接外部采集点获取到的河床数据设定为连接外部河床深度。

重建比对模块包括模型建立单元以及比对更新单元，模型建立单元用于基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，模型建立单元配置有模型建立策略，模型建立策略包括：在河湖轮廓上将冲击参照物、堆积参照物以及连接参照物的位置进行标记，得到河湖孪生模型；比对更新单元用于将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新；比对更新单元配置有比对更新策略，比对更新策略包括：求取获取到的若干冲击参照河床深度的平均值得到冲击平均河床深度，当冲击平均河床深度大于第一冲击河床深度阈值时，第一冲击河床深度阈值设定为1m，将冲击参照物所在的冲击河流点位标记为冲击侵蚀点位，对冲击侵蚀点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到冲击侵蚀轮廓；

求取获取到的若干堆积参照河床深度的平均值得到堆积平均河床深度，当堆积平均河床深度小于第一堆积河床深度阈值时，第一堆积河床深度阈值设置为0.5m，将堆积参照物所在的堆积河流点位标记为堆积扩展点位，对堆积扩展点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到堆积扩展轮廓；

求取获取到的连接内部河床深度的平均值得到内部平均河床深度，当内部平均河床深度小于第一内部河床深度阈值时，第一内部河床深度阈值设置为0.5m，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接缩小点位；求取获取到的连接外部河床深度的平均值得到外部平均河床深度，当外部平均河床深度大于第一外部河床深度阈值时，第一外部河床深度阈值设置为1m，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接扩展点位；当两个监测河湖点位出现连接缩小点位或连接扩展点位时，重新对河湖出入线进行获取，得到河湖出入更新线；

将冲击侵蚀轮廓根据冲击参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将堆积扩展轮廓根据堆积参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将河湖出入更新线根据连接参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，其中，比对结果包括冲击侵蚀轮廓、堆积扩展轮廓以及河湖出入更新线。

实施例二请参阅图1所示，本发明还提供一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***的方法，具体地，基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***的方法包括如下步骤：步骤S10，从河湖信息数据库内获取河湖地图；

步骤S20，基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；步骤S20还包括如下子步骤：步骤S2011，从河湖地图中提取河湖轮廓；

步骤S2012，从河湖轮廓中提取河流轮廓和湖泊轮廓，将河流轮廓和湖泊轮廓的连接处设定为河湖出入线；

步骤S2013，在河湖出入线的两端分别设置一个监测河湖连接点位。

步骤S20还包括如下子步骤：步骤S2021，将河流轮廓中处于长度方向的两条边分别设定为河岸轮廓线；

步骤S2022，将河岸轮廓线的两端分别设定为河流起点以及河流终点，河流起点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的反方向一侧，河流终点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的一侧；

步骤S2023，以河流起点作为第一个参照点位，每间隔第一选取距离设定一个参照点位，以河流起点开始分别连接两个河岸轮廓线对应的参照点位，得到参照横线，获取参照横线的中点设定为横线点位，将相邻的两个横线点位的连线设定为局部水流线，将局部水流线朝向河流的水流方向的反方向的一端设定为局部水流起点，将局部水流线朝向河流的水流方向的一端设定为局部水流终点；

步骤S2024，过参照点位做河岸轮廓线的切线，设定为参照切线；

步骤S2025，将参照切线位于参照点位靠近河流终点的部分设定为参照射线，将参照点位作为参照射线的顶点；

步骤S2026，将当前的参照射线对应的参照点位设定为当前参照点位，将当前参照点位朝向河流的水流方向的反方向的参照点位设定为上一组参照点位，将当前参照点位和上一组参照点位之间的局部水流线设定为比对水流线，将当前的参照射线的顶点与比对水流线的局部水流起点相吻合，将当前的参照射线与比对水流线的夹角设定为参照夹角；

步骤S2027，当参照夹角大于等于第一角度阈值时，将参照夹角设定为监测夹角，将监测夹角对应的当前参照点位设定为监测河流点位，其中，监测点位包括监测河湖连接点位和监测河流点位。

步骤S30，在监测点位上设置点位参照物；步骤S30还包括如下子步骤：步骤S301，当参照射线朝向河流轮廓内部时，将监测夹角设定为冲击夹角，当参照射线朝向河流轮廓外部时，将监测夹角设定为堆积夹角；

步骤S302，将冲击夹角对应的监测河流点位设定为冲击河流点位，将堆积夹角对应的监测河流点位设定为堆积河流点位；其中，监测河流点位包括冲击河流点位和堆积河流点位；

步骤S303，在冲击河流点位上设定冲击参照物，在堆积河流点位上设定堆积参照物，在监测河湖连接点位上设置连接参照物。

步骤S40，基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；步骤S40还包括如下子步骤：步骤S401，获取冲击参照物对应的参照射线，过冲击参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为冲击参照垂线，将冲击参照垂线朝向河流轮廓的外部的部分设定为冲击采集线，以冲击参照物对应的参照射线的顶点为起点在冲击采集线上设置第一冲击采集数量个冲击采集点，每两个冲击采集点之间的距离相隔第一采集距离，将冲击采集点获取到的河床数据设定为冲击参照河床深度；

步骤S402，获取堆积参照物对应的参照射线，过堆积参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为堆积参照垂线，将堆积参照垂线朝向河流轮廓的内部的部分设定为堆积采集线，以堆积参照物对应的参照射线的顶点为起点在堆积采集线上设置第一堆积采集数量个堆积采集点，每两个堆积采集点之间的距离相隔第一采集距离，将堆积采集点获取到的河床数据设定为堆积参照河床深度；

步骤S403，在两个监测河湖连接点位之间设置第一连接数量个连接内部采集点，将连接内部采集点获取到的河床数据设定为连接内部河床深度，在两个监测河湖连接点位的两侧且位于河湖出入线的延长线上分别设置第二连接数量个连接外部采集点，将连接外部采集点获取到的河床数据设定为连接外部河床深度。

步骤S50，基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新；步骤S50还包括步骤S5011，在河湖轮廓上将冲击参照物、堆积参照物以及连接参照物的位置进行标记，得到河湖孪生模型。

步骤S50还包括步骤S5021，求取获取到的若干冲击参照河床深度的平均值得到冲击平均河床深度，当冲击平均河床深度大于第一冲击河床深度阈值时，将冲击参照物所在的冲击河流点位标记为冲击侵蚀点位，对冲击侵蚀点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到冲击侵蚀轮廓；

步骤S5022，求取获取到的若干堆积参照河床深度的平均值得到堆积平均河床深度，当堆积平均河床深度小于第一堆积河床深度阈值时，将堆积参照物所在的堆积河流点位标记为堆积扩展点位，对堆积扩展点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到堆积扩展轮廓；

步骤S5023，求取获取到的连接内部河床深度的平均值得到内部平均河床深度，当内部平均河床深度小于第一内部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接缩小点位；求取获取到的连接外部河床深度的平均值得到外部平均河床深度，当外部平均河床深度大于第一外部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接扩展点位；当两个监测河湖点位出现连接缩小点位或连接扩展点位时，重新对河湖出入线进行获取，得到河湖出入更新线；

步骤S5024，将冲击侵蚀轮廓根据冲击参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将堆积扩展轮廓根据堆积参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将河湖出入更新线根据连接参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，其中，比对结果包括冲击侵蚀轮廓、堆积扩展轮廓以及河湖出入更新线。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static Random AccessMemory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable ProgrammableRead Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

Claims (6)

1.一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***，其特征在于，包括：河湖信息数据库、点位设置模块、数据采集模块以及重建比对模块，所述河湖信息数据库内存储有河湖地图；所述点位设置模块包括轮廓分析单元以及点位设置单元，所述轮廓分析单元用于基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；所述点位设置单元用于在监测点位上设置点位参照物；

所述数据采集模块用于基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；

所述重建比对模块包括模型建立单元以及比对更新单元，所述模型建立单元用于基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，所述比对更新单元用于将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新；

所述轮廓分析单元配置有轮廓分析策略，所述轮廓分析策略包括：从河湖地图中提取河湖轮廓；

从河湖轮廓中提取河流轮廓和湖泊轮廓，将河流轮廓和湖泊轮廓的连接处设定为河湖出入线；

在河湖出入线的两端分别设置一个监测河湖连接点位；

所述轮廓分析策略还包括：将河流轮廓中处于长度方向的两条边分别设定为河岸轮廓线；

将河岸轮廓线的两端分别设定为河流起点以及河流终点，河流起点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的反方向一侧，河流终点位于河岸轮廓线朝向河流的水流方向的一侧；

以河流起点作为第一个参照点位，每间隔第一选取距离设定一个参照点位，以河流起点开始分别连接两个河岸轮廓线对应的参照点位，得到参照横线，获取参照横线的中点设定为横线点位，将相邻的两个横线点位的连线设定为局部水流线，将局部水流线朝向河流的水流方向的反方向的一端设定为局部水流起点，将局部水流线朝向河流的水流方向的一端设定为局部水流终点；

过参照点位做河岸轮廓线的切线，设定为参照切线；

将参照切线位于参照点位靠近河流终点的部分设定为参照射线，将参照点位作为参照射线的顶点；

将当前的参照射线对应的参照点位设定为当前参照点位，将当前参照点位朝向河流的水流方向的反方向的参照点位设定为上一组参照点位，将当前参照点位和上一组参照点位之间的局部水流线设定为比对水流线，将当前的参照射线的顶点与比对水流线的局部水流起点相吻合，将当前的参照射线与比对水流线的夹角设定为参照夹角；

当参照夹角大于等于第一角度阈值时，将参照夹角设定为监测夹角，将监测夹角对应的当前参照点位设定为监测河流点位，其中，监测点位包括监测河湖连接点位和监测河流点位。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***，其特征在于，所述点位设置单元配置有点位设置策略，所述点位设置策略包括：当参照射线朝向河流轮廓内部时，将监测夹角设定为冲击夹角，当参照射线朝向河流轮廓外部时，将监测夹角设定为堆积夹角；

将冲击夹角对应的监测河流点位设定为冲击河流点位，将堆积夹角对应的监测河流点位设定为堆积河流点位；其中，监测河流点位包括冲击河流点位和堆积河流点位；

在冲击河流点位上设定冲击参照物，在堆积河流点位上设定堆积参照物，在监测河湖连接点位上设置连接参照物。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***，其特征在于，所述数据采集模块配置有数据采集策略，所述数据采集策略包括：获取冲击参照物对应的参照射线，过冲击参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为冲击参照垂线，将冲击参照垂线朝向河流轮廓的外部的部分设定为冲击采集线，以冲击参照物对应的参照射线的顶点为起点在冲击采集线上设置第一冲击采集数量个冲击采集点，每两个冲击采集点之间的距离相隔第一采集距离，将冲击采集点获取到的河床数据设定为冲击参照河床深度；

获取堆积参照物对应的参照射线，过堆积参照物对应的参照射线的顶点做垂线，设定为堆积参照垂线，将堆积参照垂线朝向河流轮廓的内部的部分设定为堆积采集线，以堆积参照物对应的参照射线的顶点为起点在堆积采集线上设置第一堆积采集数量个堆积采集点，每两个堆积采集点之间的距离相隔第一采集距离，将堆积采集点获取到的河床数据设定为堆积参照河床深度；

在两个监测河湖连接点位之间设置第一连接数量个连接内部采集点，将连接内部采集点获取到的河床数据设定为连接内部河床深度，在两个监测河湖连接点位的两侧且位于河湖出入线的延长线上分别设置第二连接数量个连接外部采集点，将连接外部采集点获取到的河床数据设定为连接外部河床深度。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***，其特征在于，所述模型建立单元配置有模型建立策略，所述模型建立策略包括：在河湖轮廓上将冲击参照物、堆积参照物以及连接参照物的位置进行标记，得到河湖孪生模型。

5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***，其特征在于，所述比对更新单元配置有比对更新策略，所述比对更新策略包括：求取获取到的若干冲击参照河床深度的平均值得到冲击平均河床深度，当冲击平均河床深度大于第一冲击河床深度阈值时，将冲击参照物所在的冲击河流点位标记为冲击侵蚀点位，对冲击侵蚀点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到冲击侵蚀轮廓；

求取获取到的若干堆积参照河床深度的平均值得到堆积平均河床深度，当堆积平均河床深度小于第一堆积河床深度阈值时，将堆积参照物所在的堆积河流点位标记为堆积扩展点位，对堆积扩展点位两侧的参照点位之间的河流轮廓重新进行获取，得到堆积扩展轮廓；

求取获取到的连接内部河床深度的平均值得到内部平均河床深度，当内部平均河床深度小于第一内部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接缩小点位；求取获取到的连接外部河床深度的平均值得到外部平均河床深度，当外部平均河床深度大于第一外部河床深度阈值时，将连接参照物对应的监测河湖连接点位设定为连接扩展点位；当两个监测河湖点位出现连接缩小点位或连接扩展点位时，重新对河湖出入线进行获取，得到河湖出入更新线；

将冲击侵蚀轮廓根据冲击参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将堆积扩展轮廓根据堆积参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，将河湖出入更新线根据连接参照物的位置对应更新至河湖孪生模型中，其中，比对结果包括冲击侵蚀轮廓、堆积扩展轮廓以及河湖出入更新线。

6.适用于权利要求1-5任意一项所述的一种基于数字孪生的河湖变化数据三维重建***的方法，其特征在于，包括：从河湖信息数据库内获取河湖地图；

基于河湖地图建立河湖轮廓，对河湖轮廓进行分析得到监测点位；

在监测点位上设置点位参照物；

基于监测点位划定监测区域，在监测区域内获取河湖的河床数据；

基于河湖轮廓建立河湖孪生模型，将每次获取到的河湖的河床数据与河湖孪生模型进行比对，得到比对结果，根据比对结果对河湖孪生模型进行更新。