[發明專利]一種基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法

有效

• 申請號: 201310043013.2
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103148842A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 張華國;傅斌;何謝鍇;史愛琴;王雋;王小珍;厲冬玲
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第二海洋研究所
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 鄭文濤

技術領域

本發明屬于遙感技術應用和海底地形測繪領域，具體是一種能夠利用遙感圖像中的沙波沙脊特征信息，如所希望那樣對以間隔型測線方式獲取的淺海沙波區多波束測深數據進行有效地形重構的方法。??????

背景技術

海底地形測繪是探索和研究海洋的第一步，是開發和保護海洋的首要條件，也是現今海洋學研究的迫切需求。在回聲測深儀發明之前，主要靠測深桿和測深錘來測量水深，測量精度較差。20世紀20年代回聲測深儀出現之后，現代意義上海圖的繪制才得以實現。但早期的測深儀為單波束發射，一次發射只能得到測量船正下方的水深，因而只能實現點、線測量，無法反映測線之間的地形地貌。1970年代中期出現的多波束測深技術實現了帶狀測量（最大寬度可達水深的7倍），顯著提高了測深效率。盡管如此，在大范圍淺海地形測量任務中，限于測量周期長、人力消耗大和資金需求高等方面的劣勢，多波束測深仍然通常采用間隔型測線方式進行，獲得的水深數據呈條帶狀分布，可用于大范圍淺海地形地貌特征統計分析。要構建全覆蓋的淺海地形（數字高程模型，DEM），須通過反距離權重法、Kriging插值法和樣條插值法等空間數據插值方法等空間插值方法實現。但由于條帶狀多波束測深數據的不連續性，僅通過上述空間插值方法無法構建連續的淺海地形。

本發明針對廣泛分布的淺海沙波地形分布區地形測繪的需求，將遙感圖像特征信息引入淺海地形測繪的多波束測深數據處理中，利用遙感圖像上的沙波紋理和沙波波脊等地形分布規律信息控制地形重構處理，提高多波束測深地形重構精度。

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發明內容

本發明的目的是提供了一種新的基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法。

本發明通過以下技術方案實現：

一種基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法，其特征在于其包括以下步驟：

（1）獲得多波束測深數據覆蓋區域的遙感圖像，采用幾何校正方法進行遙感圖像定位配準，實現與多波束測深數據空間基本配準；

（2）根據遙感圖像上沙波紋理分布特征，提取沙波波脊線；

（3）評估多波束測深數據點的分布密度，在沒有多波束測深數據分布的區域均勻生成一定數量的輔助點；

（4）將每兩條相鄰的沙波波脊線之間的區域劃分為若干個子區；

（5）為每個輔助點估算水深值；

（6）將輔助點的水深值和多波束測深數據點水深值一起進行空間插值，獲得工作區沙波地形數字高程模型，完成淺海沙波地形重構。

所述的一種基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法，其特征在于步驟（2）中遙感圖像上亮暗條紋相接處為沙波波脊線的位置，據此采用人機交互方法繪制相應的沙波波脊線。

所述的一種基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法，其特征在于步驟（3）中所述輔助點的分布密度與多波束測深數據的分布密度基本一致，輔助點的位置采用均勻分布法生成：首先以多波束測深數據的間隔大小r為網格大小建立覆蓋工作區域的網格，將網格中心點作為輔助點的位置，將與已有多波束測深數據點的距離小于r的輔助點刪除，剩下的即為所需的輔助點。

所述的一種基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法，其特征在于步驟（4）中將每兩條相鄰的沙波波脊線之間的區域劃分為4—10個子區。

所述的一種基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法，其特征在于步驟（4）中子區劃分采用歐幾里德距離均分法，操作步驟如下：1）首先在基本垂直于沙波波脊線的方向上，均勻設置一定數量的直線輔助線，輔助線的間距設為多波束測深點間隔r的5-10倍；2）根據輔助線與沙波波脊線的交叉點，計算中心點位置，將所有輔助線上的中心點連起來就得到第一次劃分的劃分線，實現將沙波波脊線之間的區域劃分為兩個子區；3）繼續用2）中所述的方法得到第一次劃分線與沙波波脊線之間的劃分線，依次劃分，直到滿足子區劃分的要求。

所述的一種基于遙感圖像特征的淺海沙波區多波束測深地形重構方法，其特征在于步驟（5）中以步驟（3）中添加的每個輔助點為圓心、以多波束測線間距L為半徑設置搜索范圍，在該輔助點所在的步驟（4）所劃分的子區內搜索多波束測深數據點，采用反距離權重法確定該輔助點的水深值，即把搜索到的多波束測深數據點的水深值以距離平方的倒數為權重值疊加給該輔助點，疊加公式為：

其中為該輔助點的估算水深，，為第個多波束測深數據點到該輔助點的距離，為第個多波束測深數據點的水深值。