[发明专利]一种基于潮汐过程的海岛礁动态可视化方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋地图制图领域，特别涉及一种基于潮位的海岛礁动态可视化方法。

技术背景

海洋中的各类岛屿，特别是珊瑚礁类岛屿，受海洋潮汐的影响，在不同的潮位下出露水面的形态和面积有很大区别，有些甚至在高潮时完全或部分淹没，而低潮时又全部或部分露出。而现有的海洋地图可视化方法，特别是涉及海岛或礁石的地图可视化方法，没有完全考虑海洋潮汐的影响，不能清晰的表示岛礁的时空变化特征，现有的海岛礁可视化方法存在以下问题：

（1）可视化表达过于概括，不够精确

目前的海洋地图多用简单的符号来表示珊瑚礁的大概界限，多停留在概括表达的水平，由于没有参照潮汐，不能对珊瑚礁的出露水形态进行精确的表达。

（2）只有静态展示，没有体现潮汐过程的影响

潮汐是海洋中最为常见的一种变化形式，其对海洋或海岸带的事物有着显著而重要的影响，由于其在不同时刻有着不同状态，很难用静态的地图方式进行描述，目前的海洋地图仅展示某一潮位的静态的岛礁出露水形态，而不能展示其他潮位，或整个潮汐过程中各个潮位的岛礁出露水形态。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种基于潮汐过程的海岛礁动态可视化方法，目的在于解决现有海洋地图可视化方法对动态潮汐过程展示的不足的问题，提高海岛礁形态表示在时间和空间上的精度，以动态方式展示潮汐过程中海岛礁出露水形态的变化。

本发明的技术方案为：依据用户设定的区域和时间域，从基础地理信息数据库中提取对应区域的地形、水深等数据，获取或生成该区域的DEM，根据该区域和时间域的潮汐表生成一定时间段的潮高绝对高程时间序列，然后从DEM上分别提取各潮高的海岛礁出露水形态，并按时间序列进行合并，动态展示不同潮位下海岛礁的出露水情况，具体实现步骤如下：

（1）根据设定的地理区域从GIS数据库中遍历并抽取该区域内的基准地形和基准水深数据，所述数据为规则格网DEM（数字高程模型，是表示地表区域地形的三维向量的有限序列，通常为地表单元上高程的有限集合，可表达为z＝f(x,y)），如果为等值线数据，需生成DEM（等值线生成DEM可用通行的等值线插值方法），用于步骤（3）提取动态0米等高线；

（2）根据设定的地理区域及时间范围从潮汐数据库中查询区域内站点在该时间区间的潮高时间序列以及潮高基准面（潮高基准面是指计算潮高的起算面，在此用于表达该起算面与高程基准面的高度差），潮高时间序列为潮汐预报曲线或潮汐记录曲线，并换算为不同潮高的绝对高程值，计算公式为：

潮高绝对高程（H）=潮高（h）+潮高基准面（B）

并在步骤（1）中的DEM基础上，通过步骤（3）获取动态0米等高线；

（3）从步骤（1）选取的DEM中，采用格网线性内插法，根据步骤（2）中的潮高绝对高程公式提取不同时刻的潮高绝对高程等高线，并用三次样条插值法对上述步骤中提取的等高线进行圆滑处理，以此表示该时刻岛礁的出露水形态；

（4）对从步骤（3）中获取到的不同潮高下的岛礁出露水形态以时间轴线进行拼接，生成各潮高下岛礁形态的时间序列。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）用户可以通过选择的区域和时间域，交互生成选定区域内特定时间范围的动态图形；

（2）考虑时间和潮汐的影响，可以更准确的表示海岛礁在某一时刻的出露水情况；

（3）可以更直观的动态展示潮汐过程中海岛礁出露水状态的变化。

附图说明

图1是本发明的方法实现流程图；

图2是本发明的岛礁DEM三维示意图；

图3是本发明的潮汐曲线图；

图4是本发明的不同潮高下岛礁出露水示意图；

图5是本发明的结果界面图。

具体实施方式

如图1所示，本发明方法的具体实施方式如下：

（1）利用等高线、高程控制点和等深线、水深点构建DEM；

a）对水深数据（等深线、水深点）进行取负值处理，即将水深值由正转负，生成绝对海拔高程值；

b）利用陆地和海底的高程数据，使用通行的等值线插值算法，生成DEM；

（2）根据用户选取的区域，利用地形提取模块，在基础地理信息数据库中搜索、选取对应区域的DEM，在此以南沙群岛中南钥岛为例，南钥岛地处114°25'25E，10°40'04N，如图2所示为南钥岛DEM三维展示；

（3）根据用户选取的区域和时间域，利用潮汐查询模块，在潮汐数据库中搜索、选取对应区域潮汐站点的对应时间域的潮高时间序列；