[发明专利]基于因子分析的海底地貌类型分类器设计方法

说明书

本发明公开了一种基于因子分析的海底地貌类型分类器设计方法。包括如下步骤：1)根据海底深度测量数据计算深度分布特征，包括偏度、峰度、海底深度标准差、海底深度差异熵、海底粗糙度和海底深度变异系数；2)将深度分布特征作为原始变量，应用因子分析方法提取地貌因子；3)根据地貌因子，应用支持向量机设计地貌类型分类器；4)计算待识别地貌的深度分布特征值和地貌因子，应用设计的分类器识别地貌类型。本发明具有方法简单、计算量小、识别准确率高、节约人力等优点。本发明适用于海底地貌类型识别。

技术领域

本发明涉及海洋测绘、海洋工程、海洋油气资源等技术领域，具体涉及一种基于因子分析的海底地貌类型分类器设计方法。

背景技术

地貌是地球表面各种起伏形态的总称。海底地形地貌的类型包括古河道、冲刷槽、海底峡谷、深水水道、海山、碳酸盐台地、陡崖、滑坡等。地貌分类是海底地貌研究和制图的基础，地貌形态可反映地貌成因类型和成因控制形态的内在联系，是进行深层地学知识挖掘的关键。

多波束测深系统能探测宽覆盖、高分辨率的海底地形地貌精细特征。该系统采用条带式测量，能同时测得与航线方向垂直的平面内几十甚至几百个海底被测点的水深值，或者一条一定宽度的全覆盖水深条带，可精确并快速测得沿航线一定宽度内的水下目标的大小、形状以及高低变化。

地貌参数是对地貌的数字描述，用来表征地貌的空间分布特征。地貌参数很多，不同学科和领域对其理解和分类也不同。地貌参数可划分为微观参数和宏观参数两大类。微观参数所描述和反映的是具体位置的地貌特征。常用的微观参数主要有：坡度、坡向、坡长、平面曲率、剖面曲率等。宏观参数所描述和反映的是较大区域内的地貌特征。常用的宏观参数主要有：地形深度标准差、地形差异熵、地形粗糙度、高程变异系数等。

海底地形地貌比较复杂，目前，对海底地貌类型的认识有限，大量的地貌类型分析主要依靠人工完成，通过技术人员的观察及经验来区分识别。这种方法可以充分利用技术人员的知识，灵活性好，但需要技术人员具有丰富的地学知识和观察判断经验，具有很大的主观性，存在时效性差、劳动强度大等缺点。特别是由于海底数据具有海量级别，仅仅依靠技术人员的人工能力远远无法承担海量数据的处理任务。

发明内容

本发明应用地形深度分布特征表征地貌的空间结构特点，应用因子分析方法提取反映地貌类型的地貌因子，应用支持向量机建立地貌类型分类器，实现地貌类型识别。具有方法简单、计算量小、识别准确率高、节约人力等优点。适用于海底地貌类型识别。

本发明包括如下步骤：

(1)海底深度分布特征计算：

分别根据计算待识别区域的海底深度标准差m₁、偏度m₂、峰度m₃、差异熵m₄、粗糙度m₅、变异系数m₆，其中，z_i为待识别区域内第i个测量点处的海底深度值，为海底深度平均值，i＝1,2,3,……,n，n为待识别区域内测量点数；

(2)地貌因子提取：

原始变量为m₁、m₂、m₃、m₄、m₅和m₆，标准地貌为A_l，应用因子分析方法提取原始变量的公共因子f_r，各公共因子的方差贡献率为λ_r，若满足则f_s为地貌因子，其中，l＝1,2,3,……,k，r＝1,2,3,……,t，s＝1,2,……,j，k为地貌类型数，根据训练数据确定，t为公共因子数，f_s、λ_r、t根据因子分析确定，θ为阈值，在程序参数中设定，j为地貌因子数；

(3)地貌类型分类器设计：