[發(fā)明專利]基于因子分析的海底地貌類型分類器設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810213212.6
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108520271B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王微微;吳時(shí)國;王大偉;吳一瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）;中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于因子分析的海底地貌類型分類器設(shè)計(jì)方法。包括如下步驟：1)根據(jù)海底深度測量數(shù)據(jù)計(jì)算深度分布特征，包括偏度、峰度、海底深度標(biāo)準(zhǔn)差、海底深度差異熵、海底粗糙度和海底深度變異系數(shù)；2)將深度分布特征作為原始變量，應(yīng)用因子分析方法提取地貌因子；3)根據(jù)地貌因子，應(yīng)用支持向量機(jī)設(shè)計(jì)地貌類型分類器；4)計(jì)算待識別地貌的深度分布特征值和地貌因子，應(yīng)用設(shè)計(jì)的分類器識別地貌類型。本發(fā)明具有方法簡單、計(jì)算量小、識別準(zhǔn)確率高、節(jié)約人力等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明適用于海底地貌類型識別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋測繪、海洋工程、海洋油氣資源等技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于因子分析的海底地貌類型分類器設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

地貌是地球表面各種起伏形態(tài)的總稱。海底地形地貌的類型包括古河道、沖刷槽、海底峽谷、深水水道、海山、碳酸鹽臺地、陡崖、滑坡等。地貌分類是海底地貌研究和制圖的基礎(chǔ)，地貌形態(tài)可反映地貌成因類型和成因控制形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系，是進(jìn)行深層地學(xué)知識挖掘的關(guān)鍵。

多波束測深系統(tǒng)能探測寬覆蓋、高分辨率的海底地形地貌精細(xì)特征。該系統(tǒng)采用條帶式測量，能同時(shí)測得與航線方向垂直的平面內(nèi)幾十甚至幾百個(gè)海底被測點(diǎn)的水深值，或者一條一定寬度的全覆蓋水深條帶，可精確并快速測得沿航線一定寬度內(nèi)的水下目標(biāo)的大小、形狀以及高低變化。

地貌參數(shù)是對地貌的數(shù)字描述，用來表征地貌的空間分布特征。地貌參數(shù)很多，不同學(xué)科和領(lǐng)域?qū)ζ淅斫夂头诸愐膊煌５孛矃?shù)可劃分為微觀參數(shù)和宏觀參數(shù)兩大類。微觀參數(shù)所描述和反映的是具體位置的地貌特征。常用的微觀參數(shù)主要有：坡度、坡向、坡長、平面曲率、剖面曲率等。宏觀參數(shù)所描述和反映的是較大區(qū)域內(nèi)的地貌特征。常用的宏觀參數(shù)主要有：地形深度標(biāo)準(zhǔn)差、地形差異熵、地形粗糙度、高程變異系數(shù)等。

海底地形地貌比較復(fù)雜，目前，對海底地貌類型的認(rèn)識有限，大量的地貌類型分析主要依靠人工完成，通過技術(shù)人員的觀察及經(jīng)驗(yàn)來區(qū)分識別。這種方法可以充分利用技術(shù)人員的知識，靈活性好，但需要技術(shù)人員具有豐富的地學(xué)知識和觀察判斷經(jīng)驗(yàn)，具有很大的主觀性，存在時(shí)效性差、勞動強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。特別是由于海底數(shù)據(jù)具有海量級別，僅僅依靠技術(shù)人員的人工能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法承擔(dān)海量數(shù)據(jù)的處理任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明應(yīng)用地形深度分布特征表征地貌的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)用因子分析方法提取反映地貌類型的地貌因子，應(yīng)用支持向量機(jī)建立地貌類型分類器，實(shí)現(xiàn)地貌類型識別。具有方法簡單、計(jì)算量小、識別準(zhǔn)確率高、節(jié)約人力等優(yōu)點(diǎn)。適用于海底地貌類型識別。

本發(fā)明包括如下步驟：

(1)海底深度分布特征計(jì)算：

分別根據(jù)計(jì)算待識別區(qū)域的海底深度標(biāo)準(zhǔn)差m₁、偏度m₂、峰度m₃、差異熵m₄、粗糙度m₅、變異系數(shù)m₆，其中，z_i為待識別區(qū)域內(nèi)第i個(gè)測量點(diǎn)處的海底深度值，為海底深度平均值，i＝1,2,3,……,n，n為待識別區(qū)域內(nèi)測量點(diǎn)數(shù)；

(2)地貌因子提取：

原始變量為m₁、m₂、m₃、m₄、m₅和m₆，標(biāo)準(zhǔn)地貌為A_l，應(yīng)用因子分析方法提取原始變量的公共因子f_r，各公共因子的方差貢獻(xiàn)率為λ_r，若滿足則f_s為地貌因子，其中，l＝1,2,3,……,k，r＝1,2,3,……,t，s＝1,2,……,j，k為地貌類型數(shù)，根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)確定，t為公共因子數(shù)，f_s、λ_r、t根據(jù)因子分析確定，θ為閾值，在程序參數(shù)中設(shè)定，j為地貌因子數(shù)；

(3)地貌類型分類器設(shè)計(jì)：