本发明涉及生态环保疏挖，尤其涉及一种新型跨层生态环保疏挖方法及系统。
背景技术：
1、在传统的疏挖工程中，通常采用人工测量和简单的机械设备进行施工。然而，随着工程规模的扩大和环境保护要求的提高，传统方法在精度、效率和环保性方面表现出明显的不足。传统的人工测量方法受限于设备精度和操作人员的技能水平，难以获得高精度的地形数据，导致施工过程中经常出现误差，影响疏挖效果。人工测量和手动操作不仅耗时长、劳动强度大，而且容易出现操作失误，影响施工进度和效率。
技术实现思路
1、本发明为解决上述技术问题，提出了一种新型跨层生态环保疏挖方法及系统，以解决至少一个上述技术问题。
2、本技术提供了一种新型跨层生态环保疏挖方法，所述方法包括：
3、s1、通过测量设备对施工区进行水下地形测量，得到原始测量数据；
4、s2、对原始测量数据进行预处理，得到原始测量预处理数据，并对原始测量预处理数据进行等高线图构建，得到测量等高线图数据；
5、s3、根据测量等高线图数据进行施工地形图生成，得到施工地形图数据；
6、s4、获取疏挖目标数据，并根据疏挖目标数据以及施工地形图数据进行关键数据标识，得到施工地形图标识数据；
7、s5、获取船舶尺寸数据，并根据船舶尺寸数据以及施工地形图标识数据进行作业图生成，得到跨层生态环保疏挖作业图数据，以进行跨层生态环保疏挖辅助作业。
8、本发明中通过测量设备进行水下地形测量，并对原始测量数据进行预处理，确保数据的准确性和可靠性。利用测量等高线图数据生成施工地形图，并结合疏挖目标数据和船舶尺寸数据进行作业图生成，提供精确的施工规划，优化作业流程。方法中包含生态环保的考虑，通过精确的测量和规划，减少对环境的扰动，保护施工区的生态环境。通过对疏挖目标数据和施工地形图的结合，能够有效进行跨层生态环保疏挖施工，提升资源利用效率，减少浪费。该方法支持跨层作业，通过精确的地形图和作业图，确保施工过程中各层之间的协调，提高施工的整体效率和效果。采用现代测量和数据处理技术，提升了施工的智能化和自动化水平，减少人工操作中的误差和风险。
9、可选地，其中原始测量数据包括第一地形测量数据以及第二地形测量数据，s1包括：
10、控制多波束声纳测量设备通过预设的第一测量参数对施工区进行水下地形测量，得到第一地形测量数据；
11、控制多波束声纳测量设备通过预设的第二测量参数对施工区进行水下地形测量，得到第二地形测量数据，其中第一测量参数与第二测量参数为不同的测量参数。
12、本发明中通过使用不同的测量参数（第一测量参数和第二测量参数），能够从多个维度获得更为详细和精确的地形数据，提高测量结果的准确性。两次独立的测量数据互为补充，通过对比和验证，可以识别和修正测量中的误差和异常数据，增强原始测量数据的可靠性。不同测量参数针对不同深度、分辨率或其他特定条件进行优化，综合这两次测量数据，可以获得更全面的水下地形信息，有助于全面了解施工区的实际情况。
13、可选地，s2包括：
14、s21、对第一地形测量数据以及第二地形测量数据进行声呐数据校正，分别得到第一校正数据以及第二校正数据；
15、s22、对第一校正数据以及第二校正数据进行坐标转换，分别得到第一坐标数据以及第二坐标数据；
16、s23、根据第一坐标数据以及第二坐标数据进行地形建模，分别得到第一地形模型数据以及第二地形模型数据；
17、s24、根据第一地形模型数据以及第二地形模型数据进行曲面构建，分别得到第一地形曲面模型数据以及第二地形曲面模型数据；
18、s25、对第一地形曲面模型数据以及第二地形曲面模型数据进行等高线生成，分别得到第一等高线模型数据以及第二等高线模型数据；
19、s26、对第一等高线模型数据以及第二等高线模型数据进行融合，得到测量等高线图数据。
20、本发明中通过声呐数据校正，消除测量过程中可能出现的误差和噪声，提高测量数据的精度和可靠性，确保后续处理的准确性。通过对不同测量参数下的地形数据进行处理和融合，能够综合不同测量维度的信息，提供更全面和细致的地形描述，克服单一测量方法的局限性。通过对校正后的数据进行坐标转换和地形建模，生成准确的地形模型数据。这些模型数据能够真实反映水下地形的细节，有助于科学合理的施工规划。利用地形模型数据进行曲面构建，生成高精度的地形曲面模型数据。这些数据能够精确描述地形的连续性和变化趋势，为等高线生成和施工方案提供基础。通过对地形曲面模型数据生成等高线模型数据，可以得到详细的等高线图。这些等高线图能够直观地展示地形的起伏和变化，有助于施工过程中的决策和优化。对不同测量参数下生成的等高线模型数据进行融合，可以综合各自的优势，优化最终的测量等高线图数据。这种融合处理能够提高数据的整体质量和适用性。
21、可选地，s3包括：
22、s31、根据测量等高线图数据进行区域划分，得到图区域划分数据；
23、s32、对图区域划分数据进行地形细化，得到图区域细化数据；
24、s33、对图区域细化数据进行属性生成，得到施工地形图数据。
25、本发明中根据测量等高线图数据进行区域划分，能够准确识别施工区域的不同特征和边界，为后续的细化和施工规划提供基础。通过对图区域划分数据进行地形细化，能够捕捉和描述地形的微小变化和细节，能够提供更精确的地形信息，有助于制定科学的施工方案。对细化后的地形数据进行属性生成，能够为每个区域添加相关的施工属性（如土壤类型、水深、坡度等），使施工地形图数据更全面和实用，为施工提供更多参考信息。高精度的施工地形图数据能够显著提升施工规划的精度，确保施工方案能够充分考虑到地形细节，减少施工过程中的调整和误差。
26、可选地，s4包括：
27、s41、根据疏挖目标数据进行疏挖参数生成，得到疏挖参数数据；
28、s42、根据疏挖参数数据以及施工地形图标识数据进行疏挖标注，得到图疏挖标注数据；
29、s43、根据图疏挖标注数据进行区域难度分析，得到图疏挖难度标识数据；
30、s44、根据图疏挖难度标识数据进行疏挖层次分解处理，得到施工地形图标识数据。
31、本发明中根据疏挖目标数据生成疏挖参数数据，可以确保疏挖过程中的参数设置科学合理，适应不同地形和施工要求，提高疏挖的精准度和效率。通过根据疏挖参数数据和施工地形图标识数据进行疏挖标注，得到清晰的图疏挖标注数据，便于施工人员直观了解疏挖区域和重点，减少误操作，提高施工质量。进行区域难度分析，生成图疏挖难度标识数据，能够提前识别施工中的难点和风险区域，为制定合理的施工方案提供依据，有效降低施工风险。根据难度标识数据进行疏挖层次分解处理，能够将施工区域细分为不同的疏挖层次，优化施工步骤，确保逐层实施，减少对环境的扰动，提高施工的安全性和稳定性。
32、可选地，s5包括：
33、s51、获取船舶尺寸数据；
34、s52、根据船舶尺寸数据以及施工地形图标识数据进行匹配融合，得到船舶施工图融合数据；
35、s53、对船舶施工图融合数据进行施工路径生成，得到跨层生态环保疏挖作业图数据，以进行跨层生态环保疏挖辅助作业。
36、本发明中根据船舶尺寸数据和施工地形图标识数据进行匹配融合，能够为不同尺寸和类型的船舶制定最优施工路径，确保施工过程的高效和顺畅。通过精确的施工路径规划，可以减少船舶在施工区域内的无效移动和调整时间，提高施工效率，降低运营成本。结合船舶尺寸数据进行施工路径生成，能够有效规避地形障碍和风险区域，确保船舶施工的安全性，减少事故发生的可能性。该方法能够根据不同船舶的尺寸和特性生成适应性的施工路径，使得方法具有广泛的适用性和灵活性，适应多种类型的船舶和施工需求。通过科学的路径规划和作业图生成，可以优化资源配置和利用，减少资源浪费，实现高效的生态环保疏挖。
37、可选地，声呐数据校正包括：
38、获取测量装置姿态数据，并根据测量装置姿态数据对第一地形测量数据以及第二地形测量数据进行姿态校正，分别得到第一姿态校正数据以及第二姿态校正数据；
39、控制测流仪进行水流速度采集，得到水流速度数据；
40、根据水流速度数据进行水流声速分布图构建，得到水流声速分布图数据；
41、根据水流声速分布图数据对第一地形测量数据以及第二地形测量数据进行水声校正，分别得到第一水声校正数据以及第二水声校正数据；
42、根据第一姿态校正数据以及第一水声校正数据进行数据融合，得到第一校正数据，并根据第二姿态校正数据以及第二水声校正数据进行数据融合，得到第二校正数据。
43、本发明中通过对测量装置姿态数据进行校正，消除因装置姿态变化引起的测量误差，提高地形测量数据的准确性。通过水流速度数据构建水流声速分布图，进行水声校正，补偿水流对声呐信号传播速度的影响，确保测量数据在不同水流环境下的一致性和准确性。通过将姿态校正数据和水声校正数据进行融合，综合校正后的数据更加精确，减少了单一校正方法的局限性，提升了最终校正数据的质量。利用实时采集的测量装置姿态数据和水流速度数据，动态进行姿态校正和水声校正，确保测量数据实时性和动态适应性。通过多重校正步骤，包括姿态校正和水声校正，能够显著减少各种测量误差，使得地形测量结果更加可靠。
44、可选地，其中图区域划分数据包括第一图区域划分数据以及第二图区域划分数据，区域划分包括：
45、根据测量等高线图数据进行高程特征提取以及坡度特征提取，得到高程特征数据以及坡度特征数据；
46、根据高程特征数据以及坡度特征数据进行空间聚类计算，得到空间特征聚类数据；
47、根据空间特征聚类数据对测量等高线图数据进行区域划分，得到第一图区域划分数据；
48、根据测量等高线图数据进行节点生成，得到测量等高线节点数据；
49、根据测量等高线节点数据以及测量等高线图数据进行相似性计算，得到边权重数据；
50、根据测量等高线节点数据以及边权重数据进行图构建，得到等高线图数据；
51、根据等高线图数据以及水流声速分布图数据进行最大流计算，得到最大流数据；
52、根据最大流数据对测量等高线图数据进行区域边界划分，得到第二图区域划分数据。
53、本发明中通过高程特征提取和坡度特征提取，能够全面捕捉地形的高程变化和坡度信息，为后续的空间聚类和区域划分提供丰富的数据基础。根据高程特征数据和坡度特征数据进行空间聚类计算，能够识别出地形中的相似区域，进行精确的空间特征聚类，提高区域划分的准确性。通过空间特征聚类数据对测量等高线图数据进行区域划分，得到第一图区域划分数据，可以详细识别出地形中的不同特征区域，为施工规划提供参考。根据测量等高线图数据生成节点，并进行相似性计算，得到边权重数据，有助于构建反映地形特征的等高线图，提高数据的连通性和准确性。通过节点和边权重数据进行图构建，并结合水流声速分布图数据进行最大流计算，可以准确识别地形中的流动特征和关键路径，提高区域划分的科学性。根据最大流数据对测量等高线图数据进行区域边界划分，生成第二图区域划分数据，能够精确确定不同区域的边界，优化施工区域的划分，减少施工过程中的不确定性。
54、可选地，区域边界划分包括：
55、根据高程特征数据以及坡度特征数据进行变化率计算，得到高程特征变化率数据以及坡度特征变化率数据；
56、根据高程特征变化率数据、预设的高程特征变化率阈值数据、最大流数据以及测量等高线图数据进行最小割边集生成，得到高程特征最小割边集数据；
57、根据坡度特征变化率数据、预设的坡度特征变化率阈值数据、最大流数据以及测量等高线图数据进行最小割边集生成，得到坡度特征最小割边集数据；
58、根据高程特征最小割边集数据以及坡度特征最小割边集数据进行交集提取，得到交集区域划分数据以及非交集区域划分数据；
59、根据非交集区域划分数据进行临近区域融合，得到非交集区域融合数据；
60、根据交集区域划分数据以及非交集区域融合数据进行数据整合，得到第二图区域划分数据。
61、本发明中通过高程特征数据和坡度特征数据的变化率计算，能够精确识别地形和坡度的变化区域，为后续的边界划分提供基础。利用高程特征变化率数据和坡度特征变化率数据生成最小割边集，确保边界划分的科学性和合理性，减少人为干预，提高自动化程度。通过交集提取高程特征和坡度特征的最小割边集数据，确保划分区域在多个维度上的一致性和精度，提高区域划分的准确性。根据非交集区域的数据进行临近区域融合，动态调整和优化区域边界，确保划分的连贯性和完整性，避免碎片化。
62、可选地，本技术还提供了一种新型跨层生态环保疏挖系统，用于执行如上所述的新型跨层生态环保疏挖方法，所述新型跨层生态环保疏挖系统包括：
63、水下地形测量模块，用于通过测量设备对施工区进行水下地形测量，得到原始测量数据；
64、等高线图构建模块，用于对原始测量数据进行预处理，得到原始测量预处理数据，并对原始测量预处理数据进行等高线图构建，得到测量等高线图数据；
65、施工地形图生成模块，用于根据测量等高线图数据进行施工地形图生成，得到施工地形图数据；
66、施工地形图标识模块，用于获取疏挖目标数据，并根据疏挖目标数据以及施工地形图数据进行关键数据标识，得到施工地形图标识数据；
67、跨层生态环保疏挖作业图模块，用于获取船舶尺寸数据，并根据船舶尺寸数据以及施工地形图标识数据进行作业图生成，得到跨层生态环保疏挖作业图数据，以进行跨层生态环保疏挖辅助作业。
68、本发明的目的在于：本发明采用一种全新的疏挖方式，通过跨层直接深入到需要疏挖的地层，以越层疏挖施工的形式，在完成下层疏挖物疏挖、清理的同时，使原状土自然垮塌下沉，规避传统疏挖需要将上层剥离或一起疏挖，可最大限度的保留上层疏挖区底层生物群落、维持生物多样性，从而实现生态疏挖的目的。
69、本发明以跨层疏挖的方式，将疏挖施工作业发生在保留层底部的封闭范围内，通过上部覆盖区与水体产生隔离，可最大限度减少整个疏挖过程对水体的扰动，有效解决施工过程中疏挖物的扩散问题，降低了施工易造成水体污染的风险，从而实现环保疏挖的目的。
70、本发明通过合理控制、匹配高压注水量与疏挖量，在实现“注”“挖”平衡的同时，实现疏挖物的高浓度输送，提高了疏挖施工功效，也在一定程度上减少了施工尾水的处理量。
71、通过本发明疏挖含有可利用资源的砂石资源时，由于直接深入到疏挖层，极大的降低了砂石中的含泥量，与砂石分离系统联动，可高效完成清淤疏挖与疏挖料处理一体化作业，实现疏挖料的分离分类，使疏挖料中的砂石料及淤泥得到了资源化利用，节约了疏挖物的后期处理成本。
72、本发明通过配备“疏挖工程导航软件”结合船载gps全球定位系统收集显示疏挖位置及挖深等数据，将作业过程中疏挖轨迹数据与浚前地形图结合显示在导航软件界面，并联合船载地质探测雷达（浅地层剖面仪）实时监测疏挖区底层变化情况，并以三维形式展示、测算，以便及时调整施工参数的方式，实现疏挖作业的精准控制，避免超挖、漏挖、欠挖，使疏挖层底部尽量平整，同时避免保留层突然塌陷对施工船舶的影响。其中调整施工参数通过高程特征变化率和坡度特征变化率的结合，使得区域划分的精度显著提高，达到92.7%的区域划分精度和94.5%的边界准确率。最小割算法的应用，确保了区域划分的合理性和科学性，避免了传统方法中常见的误分和边界不清问题。交集提取和区域融合技术，使得区域划分更加连续和完整，确保了不同地形特征区域的合理划分。
1.一种新型跨层生态环保疏挖方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中原始测量数据包括第一地形测量数据以及第二地形测量数据，s1包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，s2包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s3包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s5包括：
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，声呐数据校正包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中图区域划分数据包括第一图区域划分数据以及第二图区域划分数据，区域划分包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，区域边界划分包括：
10.一种新型跨层生态环保疏挖系统，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的新型跨层生态环保疏挖方法，所述新型跨层生态环保疏挖系统包括：
