【摘要】：水庫是我國水利工程體系的重要組成部分,具有防洪、灌溉、航運等功能。水庫的蓄水量稱為庫容量,即水庫蓄水位以下的容積,簡稱庫容。水庫庫容的監(jiān)測工作是保證庫區(qū)安全、災(zāi)害預(yù)警、防洪防汛的重要環(huán)節(jié),同時也能夠反映出水底泥沙淤積量的變化,是航道疏浚和航行安全的重要保障。由于水庫的面積較大、環(huán)境復(fù)雜,所以傳統(tǒng)的測量方法具有實施難度大、效率低、覆蓋率低等問題;目前常見的庫容計算方法如斷面法、等高線法等不僅具有較多的限制條件,計算的準(zhǔn)確率也仍有較大的提升空間。針對以往方法的不足,基于實驗室自主研發(fā)的小型無人船,本文研究了水庫庫容的無人船自動巡航測算方法。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點有:1.研究了學(xué)者Delaunay提出的三角剖分法(也稱為Delaunay三角剖分法)并針對水庫庫容測算領(lǐng)域的特點提出了改進(jìn)方法:基于最小內(nèi)角方差的三角網(wǎng)剖分法,解決了Delaunay三角剖分法“臨界跳變”的問題;并提出了“周長-水深比”法用于去除非水域區(qū)域的三角網(wǎng)格,減少庫容計算的誤差。2.針對初探數(shù)據(jù)覆蓋率小、采樣點分布不均勻等問題,提出了三角網(wǎng)格質(zhì)量評估與補(bǔ)測點生成算法,對使用初探數(shù)據(jù)所構(gòu)建的三角網(wǎng)進(jìn)行評估,計算出地形復(fù)雜或采樣點不足的區(qū)域,有針對性地增加補(bǔ)測點,經(jīng)濟(jì)、高效地提高了測量數(shù)據(jù)的完備度及庫容測算的準(zhǔn)確率。3.提出了能耗均衡的多無人船自動巡航路徑規(guī)劃算法,使用聚類算法將大規(guī)模的補(bǔ)測點集劃分為多個小規(guī)模的點簇,成倍地降低了最短巡航路徑的搜索時間,并且提出了點簇間的調(diào)整算法以達(dá)到多無人船能耗均衡的設(shè)計目的。4.使用來自美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的公開探測數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真實驗,通過對比實驗驗證了本文方法較傳統(tǒng)庫容計算方法的優(yōu)越性,驗證了三角網(wǎng)質(zhì)量評估算法的可行性及有效性,同時也測試了能耗均衡的多無人船路徑規(guī)劃算法的路徑搜索性能。使用實驗室自主研發(fā)的無人船進(jìn)行實地試驗,測試無人船探測系統(tǒng)在實際工作中的可行性并探索需要改進(jìn)的問題。
【圖文】：

測量工作帶來諸多挑戰(zhàn)。針對這些問題，本章容計算方法中的關(guān)鍵技術(shù)。統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是目前地球表面絕大部分地區(qū)提供連續(xù)、實時、高精系統(tǒng)主要由三部分組成：衛(wèi)星空間部分、地面分由 31 顆繞地運行的人造衛(wèi)星組成，實現(xiàn)對監(jiān)控衛(wèi)星的運行狀態(tài)[30]；用戶接收機(jī)部分主顯示當(dāng)前的位置信息。GPS 不僅具有覆蓋率收模塊的成本低、體積小且節(jié)省能耗，十分適

由式（2-2）可知，需要求解的未知量為 GPS 接收器的坐標(biāo) x，y，z 以及 ，所位過程至少需要 4 顆衛(wèi)星的定位信息才能求解出正確的位置坐標(biāo)（x，y，，z）。.2 地理坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換地理坐標(biāo)系使用經(jīng)緯度表示地球上點的位置，雖然通過 GPS可以直接獲取當(dāng)度信息，但是計算水庫庫容必須計算出采樣點之間的直線距離，所以需要將地中的經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)換為平面投影坐標(biāo)系下的 x、y 坐標(biāo)。由于地球的大地基準(zhǔn)面近似可以看作一個橢球體，如果直接將橢球體表面的曲二維平面上，難免會產(chǎn)生許多割裂的縫隙。所以需要使用投影算法通過“拉伸縮”的方式將曲面上的點映射到二維的投影坐標(biāo)系中。但是將曲面映射到二維免會產(chǎn)生變形，所以根據(jù)變形的不同投影算法可分為：等角投影、等距投影及。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV697;U664.82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2662034