Using an Uncrewed Surface Vehicle to Create a Volumetric Model of Non-Navigable Rivers and Other Shallow Bodies of Water

要約

航行不可能な川や貯水池は、コミュニティを洪水から守る上で重要な役割を果たしていますが、緊急時計画担当者は、周囲が洪水になる前に運ぶことができる水の量に関するデータを持っていないことがよくあります。
この論文では、無人海洋水上車両 (USV) を使用して深浅地形図を収集し、浅い水域の堤防のデジタル水面図と統合して統一体積モデルを作成するための実用的なアプローチについて説明します。
水面下のメッシュは、水中表面のまばらなソナー深度測定値にポアソン表面再構成アルゴリズムを適用することによって開発されます。
堤防の水面上の高密度メッシュは、商用 Structure from Motion (SfM) パッケージを使用して作成されます。
マージは多くの理由から困難ですが、最も重要なのはセンサーのカバー範囲のギャップです。つまり、USV はソナー深度データを収集できず、堤防に続く砂浜を視覚的に確認できないため、2 つのメッシュが交差しない可能性があります。
このアプローチは、テキサス A&M エンジニアリング拡張サービス災害都市複合施設の ESTI 湖で、Humminbird シングルビーム音響測深機と Teledyne FLIR カメラを備えた Hydronalix EMILY USV で実証されています。

要約(オリジナル)

Non-navigable rivers and retention ponds play important roles in buffering communities from flooding, yet emergency planners often have no data as to the volume of water that they can carry before flooding the surrounding. This paper describes a practical approach for using an uncrewed marine surface vehicle (USV) to collect and merge bathymetric maps with digital surface maps of the banks of shallow bodies of water into a unified volumetric model. The below-waterline mesh is developed by applying the Poisson surface reconstruction algorithm to the sparse sonar depth readings of the underwater surface. Dense above-waterline meshes of the banks are created using commercial structure from motion (SfM) packages. Merging is challenging for many reasons, the most significant is gaps in sensor coverage, i.e., the USV cannot collect sonar depth data or visually see sandy beaches leading to a bank thus the two meshes may not intersect. The approach is demonstrated on a Hydronalix EMILY USV with a Humminbird single beam echosounder and Teledyne FLIR camera at Lake ESTI at the Texas A&M Engineering Extension Service Disaster City complex.

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