[发明专利]一种基于地形网格的大陆坡脚点自动识别方法

摘要

本发明涉及一种海底地形的识别方法，具体是指一种基于地形网格的大陆坡脚点自动识别方法。本发明是通过用直线或折线对地形网格模型进行分割生成二维地形剖面线，再对二维地形剖面首次求导生成坡度剖面线和二阶导数剖面线，再获取二阶导数剖面线极值点，再使用D-P算法获取二次简化后的D-P地形剖面，然后对D-P地形剖面进行二次求导，以及使用地形与坡度判断法识别并消除D-P剖面中凹包地形，最后在D-P地形、坡度和二阶导数剖面基础上，综合使用坡度、水深、二阶导数、凹凸性、连续性和分段性等判定方法形成自动识别方法。本发明的优点在我国沿海的测绘过程中，具有测绘数据准确、操作方便、以及受自然天气影响较上等。

主权项

1.一种基于地形网格的大陆坡脚点自动识别方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)网格切割：用直线f(x，y)对地形网格模型z_i，j=Grid(i，j)进行分割，生成二维地形剖面线；直线f(x，y)的起点和终点坐标分别为O_(x1，y1)和E_(x2，y2)。x_i，j和y_i，j为网格模型第i行第j列网格点之横坐标和纵坐标值；z_i，j为网格模型第i行第j列网格点之水深值；直线f(x，y)斜率k=(x1-x2)/(y1-y2),当y1=y2时，斜率表达为k=(y1-y2)/(x1-x2)；(2)首次求导：对二维地形剖面首次求导，在海底地形网格模型Grid(i，j)基础上，通过直线f(x，y)与之相交运算，获得f(x，y)与网格模型Grid(i，j)交点坐标及水深值点集，生成坡度剖面线和二阶导数剖面线；由步骤(1)和(2)生成初始数据点集G₀={g_i}，每个数据点包括距离、水深、坡度和二阶导数值；f(x，y）与网格Grid(i,j)的交点之坐标和水深值dep(x，y)分下述情形计算：(a)交点位于网格点Grid(i,j)：直接返回网格点坐标(x_i，j，y_i，j)与水深z_i，j，与起点O(x₀,y₀)的距离:dis(x,y)=(x-x0)2+(y-y0)2;]]>(b)交点位于行上：交点位于第i行、第j至j+1列，距离计算同步骤(a)；交点纵坐标:y=y_i，j，当y1=y2时，y=y1；交点横坐标:x=x1+(y-y1)×k,当y1=y2时，x=x_i，j；交点水深值:dep(x，y)=z_i，j+(x-x_i，j)×(z_i，j+1-z_i，j)÷(x_i，j+1-x_i，j)；(c)交点位于列上：交点位于第j列、第i至i+1行，距离计算同步骤(a)；交点横坐标:x=x_i，j；交点纵坐标:y=y1+(x-x1)×k，当y1=y2时,y=y1；交点水深值:dep(x，y)=z_i，j+(y-y_i，j)×(z_i，j+1-z_i，j)÷(y_i，j+1-y_i，j)；(d)交点位于网格中：交点位于第i行至i+1行、第j至j+1列之间，距离计算同步骤(a)；交点水深值dep(x，y)可按照距离反比加权方法求取；交点被4个相邻网格点所包围，则该点水深值为：dep(x,y)=Σi=1i=4wizi/Σi=1i=4wi,]]>其中，wi=1/di2]]>z_i、w_i和d_i分别为4个网格点的水深值、计算权重值及与交点的距离值；上述交点的横坐标和纵坐标值为O_(x1，y1)或E_(x2，y2)；(3)首次简化：获取二阶导数剖面线极值点，以极值点为拐点生成新的首次简化地形剖面线；由步骤(3)生成首次简化后的数据点集G₁={g_i}；(4)二次简化：使用D-P算法对极值剖面进行运算，保留符合D-P算法的数据点，从而获取二次简化后的D-P地形剖面；(5)二次求导：使用步骤(2)之方法，对D-P地形剖面进行二次求导，获得新的基于D-P地形剖面的坡度剖面线和二阶导数剖面线；由步骤(4)和(5)生成二次简化并求导后的数据点集G₂={g_i}；(6)消除凹包：使用地形与坡度判断法，识别并消除D-P剖面中凹包地形；由步骤(6)生成消除凹包地形后的数据点集G₃={g_i}；(7)综合判断：在D-P地形、坡度和二阶导数剖面基础上，综合使用坡度、水深、二阶导数、凹凸性、连续性和分段性判定方法，自动识别地形剖面中的大陆坡脚点，并在二维剖面中自动标识；分项判断步骤：(a)坡度法：对点集G₃={g_i}中的平均坡度值ms_i进行分区统计，分别获取陆架与海盆平均坡度以及陆坡区平均坡度遍历点集G₃={g_i}，平均坡度msi∈|g1‾-Δg,g1‾+Δg|]]>为陆架或海盆，平均坡度msi∈|g2‾-Δg,g2‾+Δg|]]>为陆坡区；(b)水深法：遍历点集G₃={g_i}，对平均坡度的数据点进行深度分类，并获得陆架平均水深值和海盆平均水深值再次遍历点集G₃={g_i}，水深值depi∈|d1‾-Δd,d1‾+Δd|]]>为陆架，水深值depi∈|d2‾-Δd,d2‾+Δd|]]>为海盆；(c)二阶导数法：大陆坡脚点FOS是陆坡至海盆海底坡度最大变化之点，也就是二阶导数极值点；(d)凸包特性：大陆坡脚点FOS位于陆坡至海盆转折处，因此在地形上具有凸包特征，具体表现为二阶导数值为正值的数据点；(e)分段性法：遍历点集G₃={g_i}，上坡度符合且下坡度符合的数据点初步判断为大陆坡脚点FOS；(f)连续性法：遍历点集G₃={g_i}，记录每个点向剖面首点生长的距离bd_i及剖面尾点生长的距离pd_i，再次遍历点集G₃={g_i}，比较每个数据点的bd_i和pd_i值，生长距离最远者为大陆坡脚点FOS；综合运用步骤(a)～(f)，同时满足步骤(c)～(f)条件的数据点为大陆坡脚点FOS。