[发明专利]兼顾地形形态准确判定与特征充分表达的非航海TIN-DDM自动综合方法

说明书

本发明提供了一种兼顾地形形态准确判定与特征充分表达的非航海TIN‑DDM自动综合方法，属于海底地形信息挖掘和分析及TIN‑DDM多尺度表达技术领域。本发明通过分析TIN‑DDM采样点对地形特征表达微观至宏观的连续数值变化状态，提出TIN‑DDM采样点地形特征定量评价指标，并将该指标与TIN‑DDM采样点综合顺序相结合，实现了强调海底地形形态及特征的多尺度表达，解决了当前非航海TIN‑DDM自动综合算法无法充分顾及海底地形形态表达的准确性及海底地形特征表达的充分性等问题。

技术领域

本发明属于海底地形信息挖掘和分析及TIN-DDM多尺度表达技术领域，具体涉及一种兼顾地形形态准确判定与特征充分表达的非航海TIN-DDM自动综合方法。

背景技术

数字水深模型(Digital Depth Model，DDM)是利用有限、离散的水深点实现对海底地形表面高低起伏形态的数字化表达，根据水深点数据组织方式的不同，分为规则格网DDM(GRID-DDM)和不规则三角网DDM(TIN-DDM)。相比于GRID-DDM，TIN-DDM未经过任何数据内插处理，且直接采用实测水深作为其模型采样点，因此TIN-DDM在反映地形形态变化方面的优势相对突出，基于TIN-DDM的海底地形形态分析结论相对更加准确。随着海底观探测技术的发展，高分辨率、海量水深数据支持的高保真TIN-DDM构建、分析及表达在海底工程建设、海洋地学研究、水下武器装备效能评估等方面愈发受到重视。

根据应用场景及对象的需求不同，TIN-DDM可被划分为航海TIN-DDM与非航海TIN-DDM。区别于强调舰船海上航行安全的航海TIN-DDM，非航海TIN-DDM的应用场景与陆地数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)相一致，其应用对象的基本需求是在识别海底地形形态和维护海底地形特征的基础上，强调航行资源的有效利用，辅助海底工程建设、水下武器装备效能评估等方面的决策分析，同时为海洋地学等科学研究领域提供重要技术支持。因此，非航海TIN-DDM的构建、分析及表达需重点关注采样点邻域构成的海底地形形态判定是否准确、反映海底地形特征的采样点保留是否充分，尤其在TIN-DDM综合的过程中，随着TIN-DDM采样点数量的压缩，利用有限采样点实现TIN-DDM地形特征的充分性维护是实现高保真TIN-DDM多尺度表达的关键环节。

受传统航海TIN-DDM主要服务于舰船航行安全保障的固定思维约束，目前专门针对非航海TIN-DDM应用需求的自动综合算法研究较少。而由于非航海TIN-DDM与陆地DEM应用场景的相似性，现有的非航海TIN-DDM自动综合算法多数通过借鉴和改进陆地TIN-DEM多尺度表达算法获得，如：信息量判别法、三角面片法矢量夹角法、点面距法、三维Douglas-Peucker法等。值得注意的是：尽管海底地形特征与陆地地形特征在几何特性上并无差异，均由地形特征点、线共同构成，但与陆地TIN-DEM在数据采集时已包含完整的地形控制信息(一般由典型的地形特征点构成)不同，海底地形测量由于其测量手段和方式的特殊性，无法直接获得海底地形特征信息及与之相关的海底地形范围。因此，现有的自动综合算法难以实现非航海TIN-DDM中深层次地形特征信息的充分挖掘，且针对空间尺度与地形形态判定结论的关联性探索不够深入。自2003年Smith提出了面向航海表面(NavigationSurface，NS)服务的滚动球变换概念，滚动球变换严密的几何特征度量特性被广泛应用于DDM构建及多尺度表达中。董箭结合非航海TIN-DDM的应用需求，提出了顾及地形形态多尺度表达的TIN-DDM快速自动综合算法，该算法利用滚动球变换的地形形态定量识别特性，构建了采样点地形类型与滚动球半径的关联模型，通过对滚动球接触点与滚动球半径的数值关联性分析，实现了面向非航海TIN-DDM地形形态连续尺度表达的滚动球变换。