[发明专利]基于海底数字水深模型特征提取的多波束水深图构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及海底地形地貌制图、海洋测绘、海洋地理信息系统、计算机图形学和海底科学等技术领域。

背景技术

水深注记在海底地形制图、海图制作或海洋工程制图上是一项重要内容，通过水深图能定量展示海底地形、地貌特征，能直观地反应海区的通航能力，无论是在科学研究还是在实际航海中水深图都起着其他图件无法替代的作用。水深图与一般海底地形图的区别在于：以水深注记为主，等深线为辅，结合底质注记加以表示，水深是反映海底地势起伏的主要方法。

传统的单波束回声测深获取的水深数据较少，在制作水深图时尽量保留大部分原始测深数据，其显著缺点是数据稀疏，导致海底地形特征点常被遗漏。目前在高要求的海底探测中已很少使用单波束测深。多波束测深MBES(Multi-Beam Echo Sounding)是当前最先进的水深测量技术，通过该技术获取的是海底全覆盖、高精度水深数据，基于该种数据可以制作大比例尺水深图。但多波束测深的显著特点就是海底探测的水深分辨率高、数据量大，因此在制作水深图时必须从海量测深数据中按照水深注记原则挑选一批符合制图要求的原始水深特征数据。

目前基于多波束测深数据制作水深图的方法主要有两种：直接使用格网数据编制；使用中央波束编制。这两种方案均存在局限。直接用格网数据编制的缺点是没有采用实测数据，导致图件的可信度降低；而基于中央波束编制水深图的易遗漏测线间需注记的水深特征点。

如何充分使用原始的多波束探测水深数据来制作多波束水深图目前尚未查询到科学的解决方案或文献。

发明内容

本发明针对存在多波束测深数据量大难以准确制造水深图问题，提出一种基于海底数字水深模型DDM（Digital Depth Model）特征提取的多波束水深图构建方法，采取如下步骤构建多波束水深图：1、基于原始多波束测深的DDM的构建；2、基于DDM建立坡度与二阶导数复合模型；3、基于DDM分块以提取特征点；4、基于特征点查询原始多波束水深；5、基于图层综合制作多波束水深图。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种基于海底数字水深模型特征提取的多波束水深图构建方法，包括下列步骤：

步骤1、基于原始多波束测深的数字水深模型DDM的构建

使用多波束后处理系统，对多波束原始数据进行如下处理：

1.1)对获取的原始多波束测深数据集合Raw={raw_i}_i=1,n进行潮位改正、吃水改正和声速改正，以消除水位和声速对多波束测深MBES的影响，形成初步处理后的数据集合Proc1={proc1_i}_i=1,n，n为自然数；

1.2）建立地形趋势基面，采用自动滤波方法对Proc1={proc1_i}_i=1,n进行处理，消除粗差对MBES的影响，形成后处理数据集合Proc2={proc2_i}_i=1,n；

1.3）采用三视图投影方式，处理Proc2={proc2_i}_i=1,n，进一步消除多种来源海洋噪声对MBES的影响，进而形成全波束离散的水深数据Proc3={x_i,y_i,z_i}_i=1,m，m为自然数；

1.4)采用距离反比加权方法IDW(Inverse Distance Weighted)方法，对Proc3={x_i,y_i,z_i}_i=1,m进行数字建模，形成数字水深模型K为该模型行数，L为该模型列数，K和L均为自然数,x_k,l,y_k,l和dep_k,l分别为模型数据点的坐标和水深值；

步骤2、基于DDM建立坡度与二阶导数复合模型

2.1）采用八邻点方法，计算每个模型网格点的坡度值slp_(i,j)：