[發明專利]基于網格重建的海底地形地貌變化探測與分析方法

有效

• 申請號: 201310315428.0
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103389076A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 吳自銀;姚才華;尚繼宏;李守軍;趙荻能;周潔瓊;羅孝文;金肖兵
• 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: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

1.一種基于網格重建的海底地形地貌變化探測與分析方法，其特征在于，包括下列步驟：步驟1：多時期系列的歷史海底地形數字標準化1.1）如果現有的歷史海底地形地形圖為電子版，直接轉入步驟1.2)；

如果現有的歷史海底地形地形圖為紙質版，進行數字化，使用掃描儀掃描成電子版地形圖，然后使用地理信息軟件數字化該電子版地形圖為矢量地形圖；1.2）標準化歷史地形圖：如果步驟1.1）中具有n個時期的歷史海底地形圖，則形成n個電子地形原始數據集合Raw＝{raw_i}_i＝1,n，n為自然數，每個時期的電子地形圖raw_i均包含了坐標(x,y)、水深z與時間t等四維信息；檢查各個時期的海底地形圖的成圖基本參數是否相同，所述的基本參數包括坐標系統、投影參數和基準面，如果上述任一參數不相同，則使用地理信息系統軟件按照相同的坐標系統、投影參數和基準面參數將原始數據集合Raw＝{raw_i}_i＝1,n轉換為標準化后的數據集合Proc＝{proc_i}_i＝1,n，轉換后的每個時期的數字地形圖proc_i均包含了坐標(x,y)、水深z與時間t等四維信息；

步驟2：構建多時期的DDTM

使用插值方法對所述的數據集合Proc＝{proc_i}_i＝1,n逐一進行網格化，形成n個時期的海底數字水深時間模型DDTM集合，DDTM＝{DDTM_i}_i＝1,n；

每個時期的的網格參數，包括行數K、列數L、網格間距和范圍，均相同，每個網格點包含了坐標(x,y)、水深z與時間t四維信息；

所述的插值方法計算公式為：

式中，為待插值點；dep(x_i)為已知深度點，由數據集Proc＝{proc_i}_i＝1,n離散為水深點所得；為各已知深度點的權值系數，該系數可通過如下公式計算：

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

式中，y(x_i,x_j)為各已知深度點間的協方差；y(x₀,x_i)為待插值點與各已知點間的協方差；

步驟3：構建差值網格與時變網格

任選兩個時期的DDTM，按照空間對應關系，逐個網格點進行差值運算并形成差值網格：ΔDDTM_i,j＝DDTM_i-DDTM_j，ΔDDTM_i,j的每個網格點均包含坐標(x,y)、水深差值Δz與時間差值Δt，網格范圍及間距與參與運算的網格DDTM_i和DDTM_j完全相同；

將差值網格ΔDDTM_i,j的每個網格點的水深變化值Δz與時間變化值Δt逐一進行相除運算，獲得時變海底網格對于每個網格點δ_k,l＝Δz_k,l/Δt_k,l，當Δt_k,l＝0時為無效網格點；

基于差值網格ΔDDTM_i,j和地形時變網格Δddm_i,j繪制三維圖形。

2.根據權利要求1所述的基于網格重建的海底地形地貌變化探測與分析方法，其特征在于，進一步包括步驟4：構建時空變化地形剖面；

在DDTM內設計剖面L，分別在DDTM_i、DDTM_j、DDTM_i,j和ddm_i,j中提取并形成綜合剖面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分別為距離剖面起點距離、DDTM_i和DDTM_j中的水深值、水深差值和水深變化率；

以距離dis_i為橫軸，以水深z為縱軸繪制二維綜合剖面。