1、目录页第 2 页目录页任务与背景01总结与展望03海底地貌数据综合方法0201任务与背景第 3 页研究背景任务与背景01激光测深多波束单波束卫星测高生活海图第 4 页研究背景数据一致性问题是主要原因之一数据一致性问题是主要原因之一激光测深多波束单波束卫星测高生活海图01任务与背景第 5 页约束条件水深综合原则01任务与背景第 6 页航行危险区航行危险区孤立浅点复杂海区暗礁区深水浅滩重要航道重要航道平缓海区平缓海区凸部凹部谷线脊线其他海区其他海区航行需求密度地貌结构约束菱形拓扑关系研究方案任务与背景01第 7 页凸部凹部谷底结构指标度量语义分析航行需求地貌特征综合操作选取夸大删除合并化简删除位移
2、合并等深线综合操作夸大光滑具体操作执行等深线综合算子库表达清晰性要求地貌综合规则库研究方案任务与背景01目录页第 8 页目录页任务与背景01总结与展望0302海底地貌数据综合方法第 9 页02海底地貌数据综合方法4、多段Bezier曲线拟合的等深线光滑2、尺度驱动的基于弯曲的等深线化简方法3、最大曲率约束的等深线化简方法1、等深线自动合并方法第 10 页等深线合并021、等深线自动合并方法待合并等深线探测合并条件邻近且间距较小邻近且间距较小深度值相同深度值相同等深线表示凸地等深线表示凸地貌特征貌特征Delaunay三角网基于面域图进行判断面域的深度范围的最面域的深度范围的最小值与待判断等深线小
3、值与待判断等深线的深度值相等的深度值相等180海底地貌数据综合方法第 11 页等深线合并02待合并等深线探测三角形筛选三角形筛选桥接区域提取桥接区域提取合并案例提取合并案例提取深度值相等深度值相等邻近间距小邻近间距小于阈值于阈值表示凸地貌表示凸地貌邻近的三角形邻近的三角形划分为一组，划分为一组，构成桥接区域构成桥接区域提取属于同一提取属于同一个合并案例的个合并案例的等深线和桥接等深线和桥接区域区域1、等深线自动合并方法海底地貌数据综合方法第 12 页等深线合并02等深线合并方法桥接区域扩展桥接区域扩展“孔孔”填充填充弯曲化简弯曲化简合并合并光滑光滑1、等深线自动合并方法海底地貌数据综合方法第
4、13 页等深线合并02合并效果对比图合并效果对比图海底地貌数据综合方法第 14 页等深线化简022、尺度驱动的基于弯曲的等深线化简方法当前化简方法的不足：化简不彻底，缺乏对深水侧弯曲、瓶颈区域的处理化简不彻底，缺乏对深水侧弯曲、瓶颈区域的处理需要化简弯曲的探测不准确需要化简弯曲的探测不准确AB海底地貌数据综合方法第 15 页等深线化简02需要化简弯曲探测：微小微小次要次要弯曲弯曲识别识别视觉视觉冲突冲突区域区域识别识别Delaunay三三角网结构化角网结构化视觉视觉冲突冲突弯曲弯曲瓶颈瓶颈区域区域海底地貌数据综合方法第 16 页等深线化简02化简手段：弯曲删除弯曲删除弯曲凸壳化弯曲凸壳化夸大夸
5、大分裂分裂海底地貌数据综合方法第 17 页等深线化简02多尺度化简结果多尺度化简结果1:30万深浅1:40万深浅1:20万深浅1:10万浅深海底地貌数据综合方法第 18 页等深线化简02等深线集化简等深线集化简海底地貌数据综合方法第 19 页等深线化简023、最大曲率约束的等深线化简方法Delaunay三角网化简方法仍旧没有彻底解决的问题：弯曲夸大问题弯曲夸大问题识别与人视觉感知的弯曲不一致，导致局部化简结果不协调识别与人视觉感知的弯曲不一致，导致局部化简结果不协调光滑性不够光滑性不够最大曲率约束下的等深线化简方法海底地貌数据综合方法第 20 页等深线化简023、最大曲率约束的等深线化简方法基
6、本原理：比例尺缩小，曲率逐渐增大比例尺缩小，曲率逐渐增大曲率超出某一临界值时，曲率超出某一临界值时，弯曲特征将无法清晰表达弯曲特征将无法清晰表达以最大曲率作为等深线局部化简与否的判断标准海底地貌数据综合方法第 21 页等深线化简023、最大曲率约束的等深线化简方法 凹弯曲变形实现流程凹弯曲变形实现流程海底地貌数据综合方法第 22 页等深线化简02(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)凹弯曲化简过程凹弯曲化简过程海底地貌数据综合方法第 23 页等深线化简02凸弯曲节点位移方式凸弯曲节点位移方式ABCC CABAC(a)(b)(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)ABCDEFG
7、ABCDC1EFGE1AGC1E1DA1G1C1E1DA1G1C1E1DPMP1凸弯曲化简过程凸弯曲化简过程海底地貌数据综合方法第 24 页等深线化简021:10万1:20万1:30万1:40万本方法的化简本方法的化简海底地貌数据综合方法第 25 页等深线化简02双缓冲区化简双缓冲区化简1:10万1:20万1:30万1:40万海底地貌数据综合方法第 26 页等深线光滑024、多段Bezier曲线拟合的等深线光滑BezierBezier曲线位于控制多边形的凸包内，对等深线光滑过程中确保航曲线位于控制多边形的凸包内，对等深线光滑过程中确保航行安全要求具有重要作用行安全要求具有重要作用BezierB
8、ezier曲线控制点的确定曲线控制点的确定海底地貌数据综合方法第 27 页。等深线光滑02分段Bezier曲线拟合BezierBezier曲线控制点的确定曲线控制点的确定连接处光滑处理光滑后海底地貌数据综合方法第 28 页等深线光滑02、海底地貌数据综合方法第 29 页等深线光滑02海底地貌数据综合方法第 30 页021、基于海图数据的水深注记选取2、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法第 31 页水深注记选取02水深注记选取A1A2A3A4xyB1B2B3B4P海底地貌数据综合方法第 32 页水深注记选取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法TIN化简在水深注记选
9、取中的应用优势：实现离散水深注记的结构化表达，有利于进行地形分析；实现离散水深注记的结构化表达，有利于进行地形分析；建立了水深注记间的邻近关系；建立了水深注记间的邻近关系；水深注记选取的实质是对地貌的综合，水深注记选取的实质是对地貌的综合，TIN化简是进行高精度化简是进行高精度地貌综合的重要技术。地貌综合的重要技术。不足：水深注水深注记分布记分布不均匀不均匀平坦区域空白平坦区域空白复杂区域拥挤复杂区域拥挤邻近间距不均匀邻近间距不均匀海图水深注海图水深注记表达要求记表达要求第 33 页水深注记选取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法解决措施：解决措施：以邻近水深注记的标以邻近水
10、深注记的标准间距为基础构建准间距为基础构建“选取线选取线”对每条对每条“选取线选取线”上上的水深注记按规定间的水深注记按规定间隔进行顺序选取隔进行顺序选取第 34 页水深注记选取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法选取过程是通过节点删除实现的，水深注记可被删除条件为：条件条件1 1：不漏浅不漏浅条件条件2 2：邻近间距约束邻近间距约束判断准则：删除该注记后新形成的三角形内都不存在浅于三角形最浅删除该注记后新形成的三角形内都不存在浅于三角形最浅顶点的水深注记。顶点的水深注记。与特定水深注记的邻近距离小于规定间距范围的最小值，且删除该与特定水深注记的邻近距离小于规定间距范围的最小
11、值，且删除该注记后不会导致水深注记间邻近间距大于规定间距的最大值注记后不会导致水深注记间邻近间距大于规定间距的最大值第 35 页水深注记选取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法局部水深注记调整：局部水深注记调整：间距过小水深注记删除间距过小水深注记删除特征深点遗漏检查特征深点遗漏检查地形误差约束加密地形误差约束加密空白区域加密空白区域加密第 36 页水深注记选取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验过程：实验过程：第 37 页水深注记选取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法 实验结果：实验结果：本文方法“影响圈”算法第 38 页水深注记选
12、取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验评价：实验评价：地貌表达精度地貌表达精度统计参数绝对误差（单位：米）相对误差中误差 平均误差变浅均值中误差平均误差 变浅均值本文算法3.051.762.970.220.0860.12影响圈3.512.043.320.250.1040.14第 39 页水深注记选取021、基于海图数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法分布模式分布模式1253640.50.60.70.80.911.1123456原始本文影响圈实验评价：实验评价：第 40 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法当前常用的预设菱形网的方法存在不
13、足存在漏存在漏浅情况浅情况没有顾忌地没有顾忌地形复杂度形复杂度间距不能随间距不能随深度变化深度变化菱形特征没菱形特征没有顾忌到坡有顾忌到坡度坡向变化度坡向变化解决方案提取地形特征点：提取地形特征点：山脊点、山谷点山脊点、山谷点地形变化点地形变化点建立顾及坡建立顾及坡度坡向的菱度坡向的菱形搜索模型形搜索模型第 41 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法提取地形特征点特特征征点点提提取取深度距离深度基准面l 山脊点、山谷点的提取山脊点、山谷点的提取l 地形变化剧烈水深点提取地形变化剧烈水深点提取第 42 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数
14、据综合方法顾及坡度坡向的菱形搜索模型菱形边长设置为菱形边长设置为规定的水深间距规定的水深间距比例尺分母比例尺分母相邻等深点的平均距离相邻等深点的平均距离/cm小于小于10万万0.8(0m-2m),1.0(2m-5m),1.2(5m-10m),1.4(10m-20m),1.5(20m-30m),2.0(30m)10万万0.8(0m-2m),1.0(2m-5m),1.2(5m-10m),1.4(10m-20m),1.5(20m-30m),2.5(30m-100m),3.0(100m)20万或万或25万万0.8(0m-5m),1.0(5m-10m),1.2(10m-20m),1.4(20m-30m)
15、,1.5(30m-100m),2.5(100m-200m),3.0(200m)50万或万或100万万0.8(0m-10m),1.0(10m-20m),1.2(20m-30m),1.4(30m-100m),1.5(100m-200m),2.5(200m-500m),3.0(500m)第 43 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法选取实现提取地形提取地形特征点集特征点集菱形搜菱形搜索点集索点集初始选初始选取结果取结果基于基于TIN的水的水深注记抽稀深注记抽稀局部空局部空白加密白加密航行安全约束航行安全约束选取选取结果结果第 44 页水深注记选取022、基于多波束数
16、据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验数据1104深度值1 12 23 3465 5第 45 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法1:50001:75001:10000实验数据第 46 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验结果分析确保航行安全方面确保航行安全方面不存在漏浅情况，任一三角形内不存在浅于其最浅顶点的水深注记不存在漏浅情况，任一三角形内不存在浅于其最浅顶点的水深注记比例尺比例尺AveDAveRDMaxDRmaxD1:50000.10.33%1.291.52%1:75000.150.57%2.022.45%1:1
17、00000.130.46%1.962.02%第 47 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验结果分析地貌表达精度地貌表达精度比例尺比例尺绝对误差绝对误差 相对误差相对误差平均误差中误差变浅均值 平均误差中误差变浅误差1:50000.080.150.11 0.26%0.49%0.33%1:75000.120.230.15 0.4%0.66%0.39%1:100000.140.260.18 0.43%0.75%0.45%第 48 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验结果分析分布模式分布模式区域区域编号编号深度范围深度范围/m
18、平均间距平均间距/cm最大间距最大间距/cm最小间距最小间距/cm50007500100005000750010000500075001000011.65.51.041.061.121.221.251.270.710.760.7327.114.81.361.331.311.431.481.381.051.141.29321.733.31.811.871.962.12.072.151.411.631.72434.758.32.042.022.072.182.112.281.761.811.87520.633.41.471.421.452.032.051.990.920.940.78668.492
19、.11.691.661.722.142.082.210.90.810.76:密度特征密度特征第 49 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验结果分析分布模式分布模式:菱形排列特征菱形排列特征对角线方向对角线方向第 50 页水深注记选取022、基于多波束数据的水深注记选取海底地貌数据综合方法实验结果分析分布模式分布模式:菱形排列特征菱形排列特征对角线长度对角线长度12122低坡度值1高目录页第 51 页目录页海底地貌数据综合方法0203总结与展望任务与背景01第 52 页03总结与展望n 岛礁密布区域水深注记的选取。岛礁密布区域水深注记的选取。n 水深注记与等深线的协同综合。水深注记与等深线的协同综合。n 海底地貌制图综合质量评估。海底地貌制图综合质量评估。谢谢!敬请批评指正！敬请批评指正！
