[发明专利]基于网格重建的海底地形地貌变化探测与分析方法

权利要求书

1.一种基于网格重建的海底地形地貌变化探测与分析方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：多时期系列的历史海底地形数字标准化1.1）如果现有的历史海底地形地形图为电子版，直接转入步骤1.2)；

如果现有的历史海底地形地形图为纸质版，进行数字化，使用扫描仪扫描成电子版地形图，然后使用地理信息软件数字化该电子版地形图为矢量地形图；1.2）标准化历史地形图：如果步骤1.1）中具有n个时期的历史海底地形图，则形成n个电子地形原始数据集合Raw＝{raw_i}_i＝1,n，n为自然数，每个时期的电子地形图raw_i均包含了坐标(x,y)、水深z与时间t等四维信息；检查各个时期的海底地形图的成图基本参数是否相同，所述的基本参数包括坐标系统、投影参数和基准面，如果上述任一参数不相同，则使用地理信息系统软件按照相同的坐标系统、投影参数和基准面参数将原始数据集合Raw＝{raw_i}_i＝1,n转换为标准化后的数据集合Proc＝{proc_i}_i＝1,n，转换后的每个时期的数字地形图proc_i均包含了坐标(x,y)、水深z与时间t等四维信息；

步骤2：构建多时期的DDTM

使用插值方法对所述的数据集合Proc＝{proc_i}_i＝1,n逐一进行网格化，形成n个时期的海底数字水深时间模型DDTM集合，DDTM＝{DDTM_i}_i＝1,n；

每个时期的的网格参数，包括行数K、列数L、网格间距和范围，均相同，每个网格点包含了坐标(x,y)、水深z与时间t四维信息；

所述的插值方法计算公式为：

式中，为待插值点；dep(x_i)为已知深度点，由数据集Proc＝{proc_i}_i＝1,n离散为水深点所得；为各已知深度点的权值系数，该系数可通过如下公式计算：

Σj=1nwjy(xi,xj)-u=y(x0,xi)Σj=1nwj=1i=1,2,...,n]]>

式中，y(x_i,x_j)为各已知深度点间的协方差；y(x₀,x_i)为待插值点与各已知点间的协方差；

步骤3：构建差值网格与时变网格

任选两个时期的DDTM，按照空间对应关系，逐个网格点进行差值运算并形成差值网格：ΔDDTM_i,j＝DDTM_i-DDTM_j，ΔDDTM_i,j的每个网格点均包含坐标(x,y)、水深差值Δz与时间差值Δt，网格范围及间距与参与运算的网格DDTM_i和DDTM_j完全相同；

将差值网格ΔDDTM_i,j的每个网格点的水深变化值Δz与时间变化值Δt逐一进行相除运算，获得时变海底网格对于每个网格点δ_k,l＝Δz_k,l/Δt_k,l，当Δt_k,l＝0时为无效网格点；

基于差值网格ΔDDTM_i,j和地形时变网格Δddm_i,j绘制三维图形。

2.根据权利要求1所述的基于网格重建的海底地形地貌变化探测与分析方法，其特征在于，进一步包括步骤4：构建时空变化地形剖面；

在DDTM内设计剖面L，分别在DDTM_i、DDTM_j、DDTM_i,j和ddm_i,j中提取并形成综合剖面L＝{dis_i,z1_i,z2_i,Δz_i,δ_i}_i＝1,m，dis_i、z1_i、z2_i、Δz_i和δ_i分别为距离剖面起点距离、DDTM_i和DDTM_j中的水深值、水深差值和水深变化率；

以距离dis_i为横轴，以水深z为纵轴绘制二维综合剖面。