[发明专利]一种海底地形六维网格的测绘方法

权利要求书

1.一种海底地形六维网格的测绘方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)海底地形六维网格结构

由海底坐标数值测量仪将测量数值传输到六维网格结构处理装置中，处理装置将海底坐标测量数据点分割成两部分，一个是头结构体Head用于描述和存储网格结构的整体性信息，另一个是数据集用于存储网格；

头结构Head由八行组成：

第1行是标志符Mark，

第2行为M和N，标识网格的行个数和列个数，

第3行为xmin和xmax，标识网格的横坐标最小值和最大值，

第4行为ymin和ymax，标识网格的纵坐标最小值和最大值，

第5行为zmin和zmax，标识网格的地形最小值和最大值，

第6行为tmin和tmax，标识网格的时间最小值和最大值，

第7行为slpmin和slpmax，标识网格的坡度最小值和最大值，

第8行为secmin和secmax，标识网格的二阶导数最小值和最大值，

数据集按照数据点在二维正投影平面中的空间顺序存放，每个数据点grid_(i，j)包括4个参量，分别为水深值dep_(i，j)、时间值time_(i，j)、坡度值slp_(i，j)和二阶导数值sec_(i,j)，该点的横坐标值x_(i，j)和纵坐标值y_(i，j)根据它的行号i和列号j来计算；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)六维网格中地形维网格的建立

采用距离反比加权法建立地形维网格DEP_(i，j)：

dep(i,j)=[Σk=1nwkzk]/Σk=1nwk;]]>

w_k=1/d_k²;

dk=(x(i,j)-xk)2+(y(i,j)-yk)2]]>

式中，Z={z_k}_k=1,n为离散水深集合，x_k为离散水深数据点的横坐标值，y_k为离散水深数据点的纵坐标值，每个离散水深点均包含水深值z_k、横坐标z_k、纵坐标值y_k和测量时间t_k，是外部输入变量，w_k为离散水深数据点的权重值，是计算变量；上述水深值z_k、横坐标x_k、纵坐标值y_k由海底坐标数值测量仪测量确定，时间t_k由时钟测定；

若，地形变化强时间相关，按时间值t_k建立地形维网格DEP_(i，j)，也就是当t_k=T时，水深z_k参加计算，T为数据测量时间，为外部变量；

若，地形变化弱时间相关，时间值t_k不参加计算；

在上述地形变化强时间相关和地形变化弱时间相关两种情况下，参加计算的水深数据z_k均满足距离规则：d_k≤r；其中r为测量的半径；

遍历地形维网格DEP_(i，j)，获取水深最小值zmin和最大值zmax，并存入结构Head；

(3)六维网格中时间维网格的建立

时间维网格TIME_(i，j)由水深数据集合Z={z_k}_k=1，n的测量时间t_k决定，采取两种方式建立：

若，在建立地形维网格DEP_(i，j)时，时间维网格TIME_(i，j)是和地形维网格DEP_(i，j)同步建立，离散数据集合Z={z_k}_k=1，n的测量时间t_k直接赋值给时间网格点time_(i，j)，也就是当z_k参加构建地形维网格DEP_(i，j)时，time_(i，j)=t_k，当在相同空间位置的测量数据时间是一致的；

若，在地形网格DEP_(i，j)建立之后再建立时间维网格TIME_(i，j)，以外部变量确定测量时间t_k，通过连续测量水深数值，确定一个固定时间t内的一个测绘区域多边形Poly内的测量数值，赋予该测绘多边形Poly以时间属性，然后对整个测绘区按照测量时间进行多边形分割，形成测绘多边形集合Poly={p_k}_k=1，n，每个多边形p_k对应一个测量时间t_k；然后建立时间维网格TIME_(i，j)；对测量多边形Poly={p_k}_k=1，n进行循环，依次取出多边形p_k，然后循环二维地形网格DEP_(i，j)；其中，所测得的每个水深值dep_(i，j)均和p_k进行空间位置匹配，即，当水深网格点dep_(i,j)位于测量多边形p_k中时time_(i，j)=t_k；

采用上述方法，遍历测绘多边形数据集Poly={p_k}_k=1，n，即可建立时间维网格TIME_(i，j)；

遍历时间维网格TIME_(i，j)，获取时间最小值tmin和最大值tmax，并存入结构Head；

(4)六维网格中坡度维网格的建立

坡度维网格SLP_(i,j)是在地形维网格DEP_(i，j)基础上建立的，

遍历坡度维网格SLP_(i,j)是以网格点slp_(i，j)为中心，以2倍step_slp为边长的正方形R1来包围计算点slp_(i，j)，落入正方形R1内的水深点dep_(I，J)作为参加坡度计算，计算出每个网格点slp_(i，j)的最大坡度值slpmax_(i，j)和平均坡度值slpmean_(i，j)；每个点dep_(I，J)与中心点dep_(i，j)间的坡度slp_(I，J)计算公式为：

slp_(I，J)=arctan[(dep_(I，J)-dep_(i,j))/dis]

dis=(x(i,j)-x(I,J))2+(y(i,j)-y(I,J))2]]>

其中，[x_(i，j)，y_(i,j)]和[x_(I，J)，y_(I，J)]分别为水深点dep_(i，j)和dep_(I，J)的坐标值，采用上述方法，遍历地形维网格DEP_(i，j)即可获取坡度维网格SLP_(i，j)；

遍历坡度维网格SLP_(i,j)，获取坡度最小值slpmin和最大值slpmax，并存入结构Head；

(5)六维网格中二阶导数维网格的建立

以步骤（4）中计算的坡度维网格SLP_(i，j)为输入变量代替地形维网格DEP_(i，j)，按照步骤（4）一样的方法可以获取二阶导数维网格SEC_(i，j)，计算方法如下：

以计算点sec_(i，j)的位置为中心，以2倍step_sec为边长的正方形R2来包围计算点sec_(i，j)，落入正方形R2内的坡度点slp_(I，J)作为参加二阶导数计算，正方形R2内的坡度点slp_(I，J)均参加二阶导数计算，每个点slp_(I，J)与中心点slp_(i，j)间的二阶导数sec_(I，J)计算公式为：

sec_(I,J)=arctan[(slp_(I，J)-slp_(i，j))/dis]

dis=(x(i,j)-x(I,J))2+(y(i,j)-y(I,J))2]]>

其中，[x_(i，j)，y_(i，j)]和[x_(I，J)，y_(I，J)]分别为坡度点slp_(i，j)和slp_(I，J)的坐标值；采用该种方法，遍历坡度维网格SLP_(i,j)即可获取二阶导数维网格SEC_(i，j)；

遍历二阶导数维网格SEC_(i，j)，获取二阶导数最小值secmin和最大值secmax，并存入结构Head。