[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

技術領域

本發明涉及一種制作方法，尤其涉及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。

背景技術

平均海面高是指某段時間內的水位的平均值，時間尺度要足夠長，消除了所有的物理振動后穩定的平均海面。

平均海面高產品是指利用多源衛星測高數據處理得到的格網化的平均海面高數據集。

高精度高分辨率的平均海面高數據是研究海洋動力環境變化的重要基礎，是研究全球海平面變化和氣候變化的重要支撐數據，有利于精確研究預測平均海面的變化趨勢，進而作出地球物理和環境變化的解釋。

隨著測高衛星的不斷發射和數據的累積獲取，衛星測高技術已成為全球平均海面高數據獲取的主要手段。衛星測高數據本是離散點集，相鄰軌道間距較大，而測高點之間距離小，另外，不同測高衛星軌道不同，測高點分布無序錯亂。為了獲得格網化的平均海面高數據，需要對離散測高數據進行網格化處理(即數據插值問題)，插值方法的選擇和使用直接影響平均海面高數據的制作精度。因此，需考慮合適的網格化插值算法。

目前格網化的算法很多，如距離加權最小二乘法、曲面擬合法、Shepard算法及諧核函數法等，這些都是數學中的一般方法，并沒有考慮海平面的物理特性，而只有與插值對象保持物理特性較好的函數(例如周期函數適用于波動現象)方能獲得高精度的插值結果，因此這些算法在平均海面高產品的制作精度上還存在缺陷。

發明內容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了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。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：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