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龙图腾网获悉黄河水利委员会晋陕蒙接壤地区水土保持监督局申请的专利黄土高原淤地坝坝坡比信息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：CN115951384B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06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：202211731182.0，技术领域涉及：G01S19/44；该发明授权黄土高原淤地坝坝坡比信息测量方法是由杨翔惟;金美君;罗珂;贾利红;王康;田园盛;冯也;马晨;王隽雄;苏佳园设计研发完成，并于2022-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本黄土高原淤地坝坝坡比信息测量方法在说明书摘要公布了：本发明公开了黄土高原淤地坝坝坡比信息测量方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，规划无人机飞行任务，构建坝坡比几何测量模型；步骤2，按照既定的摄影位置和角度进行图像采集，筛选满足模型正射摄影要求的图像；步骤3，对满足成像要求的图像提取无人机成像高度信息，提取图像中特征目标的模型参数信息，进行计算。本发明通过构建淤地坝坝坡比数学测量模型，实现高精度、高效率的测量目的；通过正射淤地坝特征指标地物获取拍摄图像的比例尺关系，建立了准确的无人机与淤地坝之间的空间关系，通过现场交互采集和图像成像分析两重筛选，保证采集图像的合规性，快速完成信息提取，满足高效专题解译的需求。

本发明授权黄土高原淤地坝坝坡比信息测量方法在权利要求书中公布了：1.黄土高原淤地坝坝坡比信息测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施： 步骤1，规划无人机飞行任务，构建坝坡比几何测量模型； 步骤2，按照规划的无人机飞行任务，以既定的摄影位置和角度进行图像采集，筛选满足模型正射摄影要求的图像； 步骤3，对满足成像要求的图像提取无人机成像高度信息，提取图像中特征目标的模型参数信息，进行计算； 所述步骤1具体按照以下步骤实施： 步骤1.1，利用RTK无人机采集淤地坝相关技术指标正射图像，获取图像中任意两点特征目标的实际距离； 步骤1.2，以可视范围直径确定相机视场角； 步骤1.3，基于特征目标长度测量方法和相机视场角理论，结合淤地坝坝高指标信息的获取情况，对应构建坝坡比几何测量模型； 所述步骤1.1具体为：无人机在坝顶任意适宜位置起飞，调整云台相机垂直向下，爬升到使得淤地坝特征目标全貌完整地呈现在飞控界面的高度时，稳住机身，进行摄影并回传给上位机或者飞控设备，在图像处理、分析软件界面目视解译淤地坝长度类特征目标；利用软件检测淤地坝特征目标的图像像素长度与回传图像的对角线像素长度，利用特征目标的图像像素长度乘以对角线实际长度与对角线像素长度的比值，得到淤地坝特征目标的实际长度； 所述步骤1.2具体为：相机视场角表征了回传图像与取景范围间的几何对应关系；其中，∠θ为无人机的相机视场角，O、H分别表示无人机拍摄特征目标时的位置和高度，O′为无人机拍摄特征目标时在地面的投影点，BO′的距离根据三角函数公式H*tan12θ，从而得到AB之间的实际距离； 淤地坝特征目标实际长度计算公式为： 1 式中，为淤地坝特征目标实际长度，l′为淤地坝特征目标的像素长度，为回传图像对角线的像素长度，为定值，为回传图像对角线的实际长度；其中，回传图像对角线实际长度为： 2 式中，为回传图像对角线的实际长度，为无人机拍摄高度，为无人机拍摄视场角； 所述步骤1.3具体包括， 步骤1.3.1，当坝高已知时，获取淤地坝坝高指标信息；坝坡比指标包括上、下游坝坡坡比，考虑到淤地坝上游可能存在淤地的情况，故构建的上、下游坝坡坡比的测量模型和无人机飞行任务存在一定的差异，具体飞行任务规划及模型构建如下： 当上游存在淤地时，上游坝坡坡比测量模型的无人机飞行任务为： 利用无人机在坝顶中部任意适宜位置起飞，到达一定高度，维持当前高度向上游方向飞行，同时通过飞控界面调整机身，使得云台相机正对淤地坝，即飞控界面横向参考线与坝顶呈平行状态，完成动作后调整云台相机垂直向下，维持当前高度和航向继续飞行，直至飞控界面出现上游淤面与坝坡的交界线时悬停，继而向坝下游反方向飞行至交界线消失位置时，记为，稳定机身，随即摄影并回传给上位机或者飞控设备；完成动作后，操作无人机继续爬升高度，在飞控界面出现坝顶线之前的位置，记为p2，悬停并稳定机身，随即摄像并回传给上位机或者飞控设备； 在实际飞行任务中，无人机悬停摄影位置处在同一竖直直线上，且并非固定位置，视坝坡斜面长度决定，当坝坡足够长时作适当调整，但须满足无人机处于p1位置时飞控界面可见坝坡，处于p2位置时飞控界面不可见坝顶，以便保证无人机正射摄影图像的一长边处在坝坡与淤地面的交界线和坝顶之间； 已知坝高，存在淤地时上游坝坡比测量模型，令，x、y、a、b、c和d均表示长度；其中：x，y未知；a、b利用回传图像基于特征目标长度测算方法计算出其像素长度对应的实际长度；c代表长度等于坝高h与无人机初始飞行高度h1之和，坝高h直接获取；d代表长度等于坝高h与无人机最终悬停摄影高度h2之和； 3 4 由勾股定理得到： 5 因，由相似三角形定理得到： ，，6 又因四边形，由相似多边形定理得到； 7 根据三角函数得到： 8 联立上式，得x、y，即上游坝坡坡比： 9； 当不存在淤地时，上、下游坝坡坡比测量模型为： 利用无人机在坝顶中部任意适宜位置起飞，到达一定高度位置h1，维持当前高度向淤地坝上游或下游方向飞行，同时通过飞控界面调整机身，使得云台相机正对淤地坝，即飞控界面横向参考线与坝顶呈平行状态，完成动作后调整云台相机垂直向下，维持当前高度和航向继续飞行，直至飞控界面出现上游或下游坝坡与河床的交界线时悬停，继而反方向飞行至交界线消失位置时，记为p1，悬停并稳定机身，随即摄影并回传给上位机或者飞控设备，完成以上动作后返航；若无法确定交界线，则沿着平行于坝体的方向横向调整无人机位置，使得无人机在河床上的投影点与上游或下游坝坡最低点的连线距离最短，即使得上、下游坝坡最低点位于飞控界面中点的上方位置，将位置确定为摄影位置；同理，悬停摄影位置并非固定位置，可见坝坡斜面长度适当调整，但须满足无人机处于该位置时飞控界面可见坝坡且不可见坝顶； 已知坝高，不存在淤地时上、下游坝坡比测量模型，令，x、e、a和c均表示长度；其中：x未知；e、a利用回传图像基于特征目标长度测算方法计算出其像素长度对应的实际长度；c代表长度等于坝高h与无人机悬停摄影高度h1之和，坝高h已知，从设计文件获取； 10 因，由相似三角形定理得到： 11 根据三角函数得到下式： 12 求得x，继而得到上游或下游坝坡坡比： 13； 步骤1.3.2，当坝高未知时，淤地坝坝高信息不能从设计文件直接获取，需要测量坝高和上游淤面到坝顶的高差，构建的上、下游坝坡比的测量模型和无人机飞行任务基本一致，利用无人机采集淤地坝特征目标正射图像，具体飞行任务规划及模型构建如下： 利用无人机在坝顶任意适宜位置起飞，调整云台相机垂直向下，爬升一定高度h1，使得坝体全貌完整地呈现在飞控界面时稳住机身，进行摄影并回传给上位机或者飞控设备； 调整机身方向，维持当前高度向淤地坝上游或下游方向飞行，通过飞控界面调整机身使得云台相机正对淤地坝，即飞控界面横向参考线与坝顶呈平行状态，完成动作后调整云台相机垂直向下，维持当前高度和航向继续飞行，直至到达飞控界面出现上游坝坡和淤面的交界线位置或下游坝坡与河床的交界线时悬停并稳定机身，进行摄影并回传给上位机或者飞控设备；若无法确定交界线，则沿着平行于坝体的方向横向调整无人机位置，使得无人机在河床上的投影点与下游坝坡最低点的连线距离最短； 坝高未知时，根据三角函数，得到坝坡比tanα： 14 其中， 15 式中，h1为无人机坝顶起飞高度，θ为无人机相机视场角，d表示无人机在淤地坝上、下游悬停摄影位置到坝坡坡脚的最短水平距离，b表示坝坡坡脚到坝顶的最短水平距离，d、b均利用回传图像基于特征目标长度测算方法计算出其像素长度对应的实际长度； 当测量上游坝坡比时，x为淤面与坝顶的高差，d为无人机摄影位置在淤面上的投影点C到上游淤面与坝坡交界线上点D的最短距离，CD垂直于交界线；当测量下游坝坡比时，x表示下游坝高h，其测量法方法和淤面与坝顶高差的测量方法相同，d表示无人机摄影位置在河床上的投影点到下游河床与坝坡交界线或坝坡最低点的最短距离； 在淤面与坝顶高差实际测量过程中，为减少误差使无人机执行多次飞行任务取均值；设置无人机飞行高度为h1、h2…hn，分别到达摄影位置进行任务作业； 或是使无人机维持同一高度h1，平行于坝顶方向横向移动，选择n处摄影位置进行摄影作业，此时摄影位置均处于平行于交界线的同一水平直线上；淤面与坝顶高差x表示为: 16 式中，x1、x2、xn为淤面与坝顶多次测量的高差； 所述步骤2具体按照以下步骤实施： 步骤2.1，现场交互采集，依照步骤1构建的坝坡比几何测量模型，以及相应的飞行任务要求，以人机交互的方式，利用无人机飞控界面的图传画面实时调控图采集过程，在图像采集过程中，按照既定的飞行任务，使无人机到达指定摄影位置，依照指定摄影动作，以人机交互的方式利用无人机飞控界面的图传画面进行图像采集； 步骤2.2，提取图像基本信息和无人机飞行数据，获取无人机飞行姿态信息，进行图像成像分析，判断成像方向是否与地面垂直；对于合规的图像在服务端设备获取对应的无人机飞行姿态信息、云台相机参数、相机成像高度参数，基于俯仰角和翻滚角，分析成像方向是否满足正射要求。

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