一種海底地形六維網格的測繪方法技術

本發明專利技術公開了海底地形六維網格的測繪方法，具體是指一種基于已知離散測深數據點的方法。本發明專利技術是通過建立包括橫坐標、縱坐標、水深、坡度、二階導數和測量時間在內的海底地形六維網格測繪方法，以離散水深數據及測繪時間為基礎，形成海底地形三維網格，進而計算每個網格點的海底坡度和二階導數，同時疊加測繪時間，從而形成海底地形六維網格的技術方法，本發明專利技術分若干步驟：海底地形六維網格結構、地形維網格的建立、時間維網格的建立、坡度維網格的建立、二階導數維網格的建立。本發明專利技術的優點是在我國沿海的測繪和海洋劃界過程中，具有測繪數據準確、操作方便、應用面廣、以及受自然天氣影響較小等。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種包括橫坐標、縱坐標、水深、坡度、二階導數和測量時間在內的海底地形六維網格測繪方法，具體是指一種以離散水深數據及測繪時間為基礎，形成海底地形三維網格，進而計算每個網格點的海底坡度和二階導數，同時疊加測繪時間，從而形成海底地形六維網格并以合理的結構進行存儲的技術方法，涉及到海洋測繪、計算機圖形學和海底科學等

技術介紹
海底地形三維網格有著廣闊的應用，與海底地形有關的領域均應用到海底地形網格，如:海底地形圖、水深圖和海底地貌圖等基礎圖件的測繪，海底地形的可視化顯示，海底地形的漫游等，甚至包括數字地球和數字海洋均需要海底地形為基礎支撐。按照構網方式的不同，海底地形網格分為方格網和三角網。因方格網易于使用和數據交換，因此，目前海底地形測繪中多數使用方格網，亦稱為格網或網格。構建海底地形網格的數據有多種，如:單波束測深、多波束測深和歷史地形圖等。海底地形網格在海洋測繪、海洋制圖、海底科學研究和計算機可視化等方面發揮著重要作用。但隨著應用的推廣和研究的深入，海底地形三維網格已不能滿足需求。如:在河口區地形經常變化，必須在海底地形三維網格中加入時間形成四維網格才能研究海底地形的時空變化。又如:在大陸邊緣是海洋劃界的焦點區域，海洋劃界需要確定大陸坡腳點，坡度和二階導數是確定大陸坡腳點的基本參量，此時，必須在海底地形三維網格中加入坡度和二階導數建立五維網格才能研究大陸坡與海盆的分界，進而準確地確定大陸坡腳點的位置。又如:在海底制圖過程中，同時制作海底地形圖、坡度圖和二階導數圖，僅依賴海底地形三維網格難以實現，需要使用包括地形、坡度和二階導數在內的五維網格。從檢索的公開資料分析，目前無成熟的技術方法用于建立包括橫坐標、縱坐標、地形、坡度、二階導數和時間在內的海底地形六維網格。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術中的不足，提出一種基于測繪的離散水深數據，首先建立海底地形網格，并在此基礎上計算每個網格點的坡度和二階導數，根據水深的測量時間，賦予每個網格點時間，從而形成海底地形六維網格的測繪方法。還設計了一種數據存儲結構，能完全代替彼此分開的水深、時間、坡度和二階導數等四種網格，具有結構合理、空間小、使用方便的優點。該技術方法可應用于海洋測繪、海洋制圖、海洋劃界、海底科學研究和計算機圖形學等領域。本專利技術是通過下述技術方案得以實現的:，其特征在于，包括下列步驟:(I)海底地形六維網格結構。由海底坐標數值測量儀將測量數值傳輸到六維網格結構處理裝置中，處理裝置將海底坐標測量數據點分割成兩部分，一個是頭結構體Head用于描述和存儲網格結構的整體性信息，另一個是數據集本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海底地形六維網格的測繪方法，其特征在于，包括下列步驟：(1)海底地形六維網格結構由海底坐標數值測量儀將測量數值傳輸到六維網格結構處理裝置中，處理裝置將海底坐標測量數據點分割成兩部分，一個是頭結構體Head用于描述和存儲網格結構的整體性信息，另一個是數據集用于存儲網格；頭結構Head由八行組成：第1行是標志符Mark，第2行為M和N，標識網格的行個數和列個數，第3行為xmin和xmax，標識網格的橫坐標最小值和最大值，第4行為ymin和ymax，標識網格的縱坐標最小值和最大值，第5行為zmin和zmax，標識網格的地形最小值和最大值，第6行為tmin和tmax，標識網格的時間最小值和最大值，第7行為slpmin和slpmax，標識網格的坡度最小值和最大值，第8行為secmin和secmax，標識網格的二階導數最小值和最大值，數據集按照數據點在二維正投影平面中的空間順序存放，每個數據點grid(i，j)包括4個參量，分別為水深值dep(i，j)、時間值time(i，j)、坡度值slp(i，j)和二階導數值sec(i,j)，該點的橫坐標值x(i，j)和縱坐標值y(i，j)根據它的行號i和列號j來計算；其中，x(i，j)=xmin+(i?1)×xmean;xmean=(xmax?xmin)/(N?1);y(i，j)=ymin+(j?1)×ymean;ymean=(ymax?ymin)/(M?1);(2)六維網格中地形維網格的建立采用距離反比加權法建立地形維網格DEP(i，j)：dep(i,j)=[Σk=1nwkzk]/Σk=1nwk;wk=1/dk2;dk=(x(i,j)-xk)2+(y(i,j)-yk)2式中，Z={zk}k=1,n為離散水深集合，xk為離散水深數據點的橫坐標值，yk為離散水深數據點的縱坐標值，每個離散水深點均包含水深值zk、橫坐標zk、縱坐標值yk和測量時間tk，是外部輸入變量，wk為離散水深數據點的權重值，是計算變量；上述水深值zk、橫坐標xk、縱坐標值yk由海底坐標數值測量儀測量確定，時間tk由時鐘測定；若，地形變化強時間相關，按時間值tk建立地形維網格DEP(i，j)，也就是當tk=T時，水深zk參加計算，T為數據測量時間，為外部變量；若，地形變化弱時間相關，時間值tk不參加計算；在上述地形變化強時間相關和地形變化弱時間相關兩種情況下，參加計算的水深數據zk均滿足距離規則：dk≤r；其中r為測量的半徑；遍歷地形維網格DEP(i，j)，獲取水深最小值zmin和最大值zmax，并存入結構Head；(3)六維網格中時間維網格的建立時間維網格TIME(i，j)由水深數據集合Z={zk}k=1，n的測量時間tk決定，采取兩種方式建立：若，在建立地形維網格DEP(i，j)時，時間維網格TIME(i，j)是和地形維網格DEP(i，j)同步建立，離散數據集合Z={zk}k=1，n的測量時間tk直接賦值給時間網格點time(i，j)，也就是當zk參加構建地形維網格DEP(i，j)時，time(i，j)=tk，當在相同空間位置的測量數據時間是一致的；若，在地形網格DEP(i，j)建立之后再建立時間維網格TIME(i，j)，以外部變量確定測量時間tk，通過連續測量水深數值，確定一個固定時間t內的一個測繪區域多邊形Poly內的測量數值，賦予該測繪多邊形Poly以時間屬性，然后對整個測繪區按照測量時間進行多邊形分割，形成測繪多邊形集合Poly={pk}k=1，n，每個多邊形pk對應一個測量時間tk；然后建立時間維網格TIME(i，j)；對測量多邊形 Poly={pk}k=1，n進行循環，依次取出多邊形pk，然后循環二維地形網格DEP(i，j)；其中，所測得的每個水深值dep(i，j)均和pk進行空間位置匹配，即，當水深網格點dep(i,j)位于測量多邊形pk中時time(i，j)=tk；采用上述方法，遍歷測繪多邊形數據集Poly={pk}k=1，n，即可建立時間維網格TIME(i，j)；遍歷時間維網格TIME(i，j)，獲取時間最小值tmin和最大值tmax，并存入結構Head；(4)六維網格中坡度維網格的建立坡度維網格SLP(i,j)是在地形維網格DEP(i，j)基礎上建立的，遍歷坡度維網格SLP(i,j)是以網格點slp(i，j)為中心，以2倍stepslp為邊長的正方形R1來包圍計算點slp(i，j)，落入正方形R1內的水深點dep(I，J)作為參加坡度計算，計算出每個網格點slp(i，j)的最大坡...

【技術特征摘要】
1.種海底地形六維網格的測繪方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)海底地形六維網格結構 由海底坐標數值測量儀將測量數值傳輸到六維...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳自銀，李家彪，李守軍，尚繼宏，羅孝文，
申請(專利權)人：國家海洋局第二海洋研究所，
類型：發明
國別省市：