[發明專利]基于網函數插值的衛星測高數據平均海面高產品制作方法

有效

• 申請號: 201510224447.1
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN104933291B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 劉善偉;萬劍華;曾喆;李家軍;管一鶴;孫蓓佳
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 申紹中

1.一種基于網函數插值的衛星測高數據平均海面高產品制作方法，其特征在于：其具體步驟如下：

a、數據預處理

根據各測高衛星的數據手冊，開展格式轉換與數據編輯，進而開展共線處理、交叉點平差，形成預處理后的測高點；

b、網格大小及中心點的確定

網格大小決定數據采樣的空間分辨率，取值越大對于提高計算速度是有幫助的，但會丟失大量的細節信息，對于多源衛星測高數據,由于各軌道分布的非規律性，為保證插值精度，取軌道間距最稀疏處的一半為插值網格寬度，用W表示，指定左上角點坐標(x_t，y_t)為第1個網格點，結合網格寬度其它網格中心點坐標計算方法如下：G_(ij)＝(x_t+(i-1)×W，y_t+(j-1)×W)，其中i、j表示從左上角起算第i列、第j行；

c、網格化插值

預處理后的衛星測高點是離散、不規則的，采用三角形區域網函數插值算法，首先要構建以網格點為三角形內部點的最小外接三角形；根據最鄰近點算法，在2倍網格寬度即2W為搜索半徑找出距離網格點最近的3個數據點，判斷網格點是否落在這三個數據點組成的三角形內部；若判斷失敗，則繼續搜尋第4個最鄰近點，然后利用這4個點中任意組合三角形，判斷網格點是否落在三角形內部，若網格點落在2個以上三角形內部，則計算網格點與三角形頂點的總距離，取距離最短的三角形；若再次判斷失敗，則繼續尋找下1個最鄰近點，重復上述步驟，若在搜索半徑內，無法構成該三角形，則該網格點失敗；

判斷網格點是否在三角形內可以使用向量同向法：若點P在三角形ABC內，則三個向量AB×AP、AP×AC、PB×PC平行同向，它們也與向量AB×AC平行同向，由于這三個向量均有可能為0，直接判斷它們平行同向比較麻煩，但考慮到AB×AC不可能為0，直接判斷向量：AB×AP、AP×AC、PB×PC均與AB×AC平行同向更為簡單；

三角形確定后，利用三角形區域網函數插公式求取網格點的值；其中Q_i是直線M_iQ和M_jM_k之交點，i,j,k∈{1,2,3}，F(Q)代表插值后的數值，Δ表示為三角形的總面積，Δ_1、Δ_2、Δ₃分別代表三角形M₃QM₂、M₃QM₁、M₁QM₂的面積；

然后，依次搜尋下一個網格點的最小外接三角形，并進行插值運算，方法同上，直到所有網格點都遍歷完畢，形成規則的海面高數據點陣；

d、精細插值

基于網格化的衛星測高數據,利用矩形區域網函數插值算法內插出網格內部某點的海面高度,進一步提高海面高數據的空間分辨率，矩形面積加權網函數插值算法如下：

P₁(x₀,y₀)，P₂(x₁,y₀)，P₃(x₁,y₁)，P₄(x₀,y₁)是矩形區域D的四個角點(即相鄰的四個網格數據點)，Q_i(i＝1,2,3,4)是過插值點Q與矩形平行的兩條直線在矩形邊界上截得的四個點；A_i(i＝1,2,3,4)是這兩條直線將矩形區域D分成四個小矩形的面積，其中A₁＝(x-x₀)(y-y₀),A₂＝(x₁-x)(y-y₀),A₃＝(x₁-x)(y₁-y)，A₄＝(x–x₀)(y₁-y)；A＝(x₁–x₀)(y₁-y₀)＝A₁+A₂+A₃+A₄，是矩形區域D的總面積；

則Q點的海面高度值F(Q)=Σi=14Ai+Ai+1AQi-Σi=14AiAPi;]]> 1

以插值n倍為例，插值點坐標的計算方法為：x＝x₀+W/n，y＝y₀+W/n，其中W為網格寬度；

確定n后，逐行遍歷每個網格點，針對每個網格分別計算插值點Q(x,y)的海面高度值，直至所有網格點遍歷結束，生成新的平均海面高數據集。