水下物点坐标确定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及双介质摄影领域，具体而言，涉及水下物点坐标确定方法及装置。
【背景技术】
[0002] 航空摄影（aerial photography)，又称航拍，是指在飞机或其他航空飞行器上利 用航空摄影机摄取地面景物像片的技术。按像片倾斜角分类（像片倾斜角是航空摄影机主 光轴与通过透镜中心的地面铅垂线（主垂线）间的夹角），可将摄影方式分为垂直摄影和倾 斜摄影。
[0003] 从摄影介质的角度来看，航空摄影中主要分为两大类，一类是对地面上的景物进 行拍摄的单介质摄影，另一类是对水中景物进行拍摄的双介质摄影。
[0004] 双介质摄影是被摄物体与摄影机处于不同介质中的摄影测量方法。双介质摄影测 量的成像光线必定穿过两个不同的介质（如空气和水），这就使摄影测量处理时需要考虑 或像光线在介质分界处的折光问题。当摄影机置于空中向水中摄影，水面就是两介质的分 界面；若用摄影机在水下摄影，则摄影机物镜的主平面就是两介质的分界面。双介质摄影测 量多用于测绘海底地形和研宄水中物体。基于双介质摄影，可以利用被摄目标在两种不同 介质中的几何关系来确定水下物点三维位置坐标。
[0005] 随着遥感技术的发展，利用海水可见光遥感反射率、高光谱遥感辐射亮度进行水 深测量的卫星遥感技术逐步发展成熟，但这种技术只能在水色清澈的海域进行，同时，高 分辨率航空遥感影像在远离大陆的海域获取困难，在数据处理时跨海高程传递方面存在困 难。在双介质摄影测量方面，相关研宄仅推导出了双介质摄影测量的相对定向和绝对定向 的基本公式，采用模拟数据进行实验，没有实际数据进行验证，其基本公式的可靠性也就难 以确定。我国海域岛礁具有水下礁盘面积大的特点，其露出水面部分面积远小于水下礁盘 面积，海礁测绘的难题就是解决礁盘水下礁盘地形测绘的技术。传统的船基水深测量，受岛 礁远离大陆难以到达、敏感海区无法靠近、岛礁近岸水深较浅船舶易搁浅等因素影响，难以 实施；对于通用航空激光测深技术，测量装备昂贵，受敏感海区空域限制、远离大陆海域受 飞行平台续航能力限制，难以实施。
[0006] 目前，美国海洋测量局于20世纪90年代就开始了近岸、海岛礁、浅滩等周边海域 的航空摄影水下地形探测和水深测量工作，在当时的航空摄影技术和成像条件下，浅海水 深测量深度可达到5. 5m，透明水域能达到20m。
[0007] 国内外水下地形测量测量技术主要包括船载RTK GPS+多波束数字测深技术、机载 激光测深技术和遥感水深反演测深技术。但现有技术中针对远离大陆的岛礁水下地形测量 具有一定的缺点。
[0008] 1，船载RTK GPS+多波束数字测深技术
[0009] 该技术通过发射一束波束，接收多个窄的波束来形成多波束测深信号，从而获知 水下地形的信息。它具有测深点多、测量方式灵活、测量精度高等优点。多波束系统与双 频接收机结合可提高坐标定位和水下测深的效率和精度，RTK多波束测深系统是发展较为 成熟的系统，最大测深为200-12000米，测深精度一般可以达到毫米级，但是多波束数字测 深仪要借助于载体船，就远海礁盘测量应用而言，远离大陆礁盘难以到达，敏感海域无法靠 近，也就无法实施。
[0010] 2,机载激光测深技术
[0011] 以大飞机作为激光探测仪器的载体，利用蓝绿光较易穿透海水而红外光不易穿透 海水的特点，通过专门的扫描装置同时对海面测高和对海底测深，结合定位和姿态控制，经 数据处理与分析来测量浅水海域海底地形，机载激光测深系统对清澈海底的最大探测深度 为50-70m，对浑浊水体的探测深度相对较低，测深精度可达到0. 3-lm。由于机载激光测深 仪只能搭载在大飞机上获取，受敏感海域及航程限制无法全部覆盖远海岛礁，此种技术同 样难以获得敏感海域的基础数据。
[0012] 3,遥感反演测深技术
[0013] 利用多光谱或高光谱遥感影像中所反应的部分光谱信息和部分实测水深拟合出 水深反演模型，根据不同测量区域实际情况将相应的参数和相应的光谱信息，提取未知区 域的水深值。遥感反演测深的精度与水体的深度、清澈度有关，水体越清澈可探测的水深就 越深：测深精度一般在l_3m左右，探测深度在30m以内；当水体非常清澈时可探测到40m以 内，而水体较为混浊时则只有10-20m。遥感反演测深技术在大面积数据获取方面有一定的 优势，但遥感反演模型需要实测水深数据的参与，并且不同地区所需参数和模型不同，加之 远海大部分礁盘数据无法获得实测水深数据，因此很难开展应用。
[0014] 相关技术中，已有根据水下物点的成像机理推导出水下物点三维坐标的公式（公 式中包括分别计算水下物点X、Y、Z三个方向上的坐标数值），水下物点三维坐标公式中很 重要的一个参数便是入射角（入射光线与入射表面法线的夹角），相关技术中的水下物点 三维坐标公式，将海面视为一个静止的平面，而实际上，海平面是时时都有波浪翻滚的，因 而相关技术中认为海平面是静止的，进而将入射角作为常数带入水下物点三维坐标公式 中，所计算出的结果是不够准确的。
【发明内容】
[0015] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供水下物点坐标确定方法和装置，以提高 确定目标物点三维坐标的准确度。
[0016] 第一方面，本发明实施例提供了水下物点坐标确定方法，其特征在于，包括：
[0017] 根据单介质成像原理，确定目标物点的参考坐标信息；
[0018] 根据目标物点的参考坐标信息，选取靠近目标物点的多个测点作为参考点；
[0019] 根据多个参考点所在的平面的法向量，计算拍摄影像的光线入射角；
[0020] 根据光线入射角计算目标物点的三维坐标。
[0021] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根 据目标物点的参考坐标信息，选取靠近目标物点的多个测点作为参考点包括：
[0022] 对预先划定的测区进行格网化，以确定多个子区域；
[0023] 根据参考坐标信息，将目标