基于A~*算法的海底地形等深线模型构建方法研究

介绍了DEM原理和构建方法,利用现有矢量海图中的水深要素及海岸线岛屿要素,对生成电子海图海底规则网格数据进行研究。计算机辅助虚拟三维海底地形,运用线性八叉树场景进行分解寻求其规律性,用A*算法最好最优地勾绘出等深线,从而建立海底地形等深线模型,为实现电子海图海底三维可视化奠定了基础。最后对算法进行分析与完善。     

形态约束的等深线勾绘方法

提出了基于形态约束的格网等深线勾绘算法。 首先用普通格网等深线勾绘算法得到制图区域的初步等深线,据此建立等深线树,识别等深线之间的空间关系,然后从等深线中提取特征点,建立父子等深线特征点之间的地性线,以地性线为间隔、父等深线为参照,基于形态约束勾绘满足集群等深线特性的子等深线。 试验证明该方法相对普通格网等深线勾绘方法效果较好,满足形态约束条件,适用于等深线的自动勾绘。     

基于曲线特征的等深线自动综合方法研究

从等深线的特点及其制图综合的基本原则与方法出发,提出了一种基于曲线特征的Douglas-Peucker改进算法,在此基础上构建了等深线自动综合方法。该方法通过对曲线特征点的提取和弯曲特征的分析,可以自动确定等深线综合的数量指标和最小分界指标,经试验验证取得了较好的综合效果。     

海岸线自动提取方法研究

海岸线作为海洋与陆地区域的基准界线,实现其位置的自动提取具有重要意义。以无人机航摄影像构建的DOM、DEM产品为基础,结合影像拍摄的"历元"信息,实现瞬时水边线"四维"数据获取;引入"差分"思想,利用精密潮汐模型计算得出瞬时水边线与平均大潮高潮线的高差,综合二者数据最终得到海岸线在DEM模型中的高程值并自动提取。试验结果显示,该方法可以有效减弱模型自身的误差、避免潮汐模型和DEM模型基准不统一等问题,海岸线提取数据准确、完整且成果唯一,满足海洋测绘要求。     

基于蛇模型的等深线化简质量定量调控方法

针对当前等深线的化简过程未考虑化简后等深线质量的问题,以基于蛇模型的等深线化简方法为基础,引入航海图等深线化简质量的定量评估方法,对化简后等深线的质量进行定量评估,并将评估结果作为蛇模型算法的总能量,实现了等深线化简过程的定量调控,提出了基于蛇模型的等深线化简质量定量调控方法。实验结果表明:该方法能够根据等深线的化简质量定量调控等深线的化简过程,不仅能够提高航海图等深线的化简质量,而且为后续等深线化简算法的研究提供了新的思路。     

一种多源DEM数据无缝拼接融合方法

针对两个存在重叠区域的多源DEM(digital elevation model)数据,经过坐标转换、高程统一、加密抽稀等初步处理后,在重叠区域内绘制一条多段重叠线并进行等间距节点插值,插值间距与DEM的网格间距一致。然后利用这些节点分别从两个DEM曲面上提取高程值,通过分析同一节点上两个DEM的高程偏差,最后分别对两个DEM重叠线缓冲区内的网格节点进行高程值调整,距离重叠线越近的网格节点,调整幅值越大,反之越小。利用本技术可实现两个DEM在重叠线处实现无缝拼接融合。     

基于伯恩斯坦多项式的海底地形模型内插方法研究

分析了现有海底地形模型的构建方法,提出了一种基于伯恩斯坦多项式内插海底地形模型的算法。首先录入等深线数据,分别求出等深线与规则格网在X和Y方向上的交点并排序,然后计算每一行和列上交点序列的单调区间以及区间内的容许点列,最后利用伯恩斯坦多项式插值得出每一个格网点的深度值。实验证明,利用伯恩斯坦保单调插值函数构建的海底地形模型,很好地保证了等深线数据所反映的原始海底地形形态。     

南沙群岛海底地貌制图研究——以1∶100万郑和群礁幅为例

中国海域辽阔,但公开发表和出版的1∶100万及更大比例尺的海底地貌图尚属空白。在综合研究已有的海底地貌分类系统的基础上,以南沙群岛郑和群礁幅为实验区,尝试建立了该海区1∶100万海洋地貌分类系统,利用历年来南沙群岛海区等深线图(1∶50万)、沉积图(1∶200万)、地质地球物理图集(1∶100万)及各种文献资料和在专家指导的基础上,绘制了该幅的海底地貌图并对该区域的地貌格局进行了分析。实验表明,通过对现有资料的综合进行1∶100万海底地貌制图是可行的。实验发现:1)等深线数据如同陆地上的等高线数据,是进行海底地貌制图的基本和主要数据源;2)海底底质和沉积物数据是进行海底地貌成因类型判别的重要依据;3)海底构造格局对海底地貌格局起着根本的控制作用,因此海底地质地球物理数据也是进行海底地貌制图不可或缺的数据之一。     

基于Hough变换的DInSAR环状地表形变区自动提取

针对当前DInSAR地表形变区检测依赖于人工的现状,提出基于Hough变换的环状地表形变区自动提取方法。该方法在外部DEM的辅助下,由干涉数据获取去地形效应的差分干涉图,在对差分干涉图进行边缘提取的基础上,利用Hough变换实现环状地表形变区的自动提取。采用青海门源震区Sentinel-1A数据和山东济宁矿区ALOS PALSAR数据分别进行环状地表形变区自动提取实验,验证了本文方法的有效性。     

南沙群岛海底地貌制图研究——以1：100万郑和群礁幅为例

中国海域辽阔，但公开发表和出版的1：100万及更大比例尺的海底地貌图尚属空白。在综合研究已有的海底地貌分类系统的基础上，以南沙群岛郑和群礁幅为实验区，尝试建立了该海区1：100万海洋地貌分类系统，利用历年来南沙群岛海区等深线图（1：50万）、沉积图（1：200万）、地质地球物理图集（1：100万）及各种文献资料和在专家指导的基础上，绘制了该幅的海底地貌图并对该区域的地貌格局进行了分析。实验表明，通过对现有资料的综合进行1：100万海底地貌制图是可行的。实验发现：1）等深线数据如同陆地上的等高线数据，是进行海底地貌制图的基本和主要数据源；2）海底底质和沉积物数据是进行海底地貌成因类型判别的重要依据；3）海底构造格局对海底地貌格局起着根本的控制作用，因此海底地质地球物理数据也是进行海底地貌制图不可或缺的数据之一。     

基于加权最小二乘曲面拟合的规则格网DEM

数字高程模型（DEM）是描述地表起伏形态特征的空间数据模型。DEM完全可以代替传统使用等高线对地形表面的描述，进而满足对等高线数据相同的各种需求。内插是DEM的核心问题，它是DEM各种应用的基础。介绍了加权最小二乘曲面拟合法构建规则格网DEM的理论和方法。试验结果表明：加权最小二乘曲面拟合算法具有插值结果较精确、处理效率较高和模拟地表效果较好等优点。     

一种自动识别地性线的新方法

通过等高线树构建出各条等高线的空间关系，采用计算几何中的凸壳和Douglas算法，建立了似Douglas变换模型，提出了一种自动识别山脊线和谷底线的新方法。理论和实践结果表明，用该方法提取的地性线结构性强、精确度较高，用于地貌形态的自动综合中是完全可行的。     

有理函数模型在单幅卫星影像上人工地物高度求解中的应用

高度信息作为人工地物的重要属性信息,在军事和民用上都具有很高的利用价值。从线阵CCD推扫式卫星影像的构像方程入手,推导出该影像上人工地物高度的计算公式,并且得出了无需DEM数据,利用该影像上的像坐标和外方位元素即可较精确地计算出人工地物高度的重要结论。又假设利用有理函数模型该结论同样成立,最后又用大量实验数据进行了证明。研究不但拓宽了有理函数模型的应用范围,而且丰富了摄影测量与遥感领域利用单幅卫星影像进行人工地物高度计算的理论与方法。     

RSG数字高程模型的自动综合研究

数字高程模型(DEM)作为对地表的数字描述,已逐渐成为国家空间信息基础设施的重要组成部分。探讨了对RSG结构DEM实施自动综合的需求,认为对规则方形格网(RSG)结构DEM综合必须基于合理的存储结构。提出的基于线性四叉树的综合模型能很好的兼顾RSG的结构保留和冗余消除。     

基于海量海底地形数据的存储和可视化研究

针对海量海底地形数据的存储和可视化的技术难点，提出一种基于细节层次模型的处理技术。使用这种技术，可以对海底地形模型进行有效的管理。通过实验证明，使用细节层次模型技术可以对海底地形模型进行高效绘制。     

机载雷达立体影像定位方法的比较及改进

由于合成孔径雷达(SAR)具有全天候的成像能力,在地质、生态、水文、海冰和测绘等诸多领域有着广泛的应用。主要研究了雷达立体影像对获取地面三维坐标的方法,分析了目前所广泛使用的三种立体定位模型的优缺点,为利用雷达立体影像对获取数字高程模型提供了选择依据,并对其中的零距离-多普勒模型进行了改进,最后利用机载雷达影像数据对此算法进行了实验研究,取得了较好的实验结果。     

GF-3号SAR卫星遥感围填海监测方法研究——以大连金州湾为例

依据不同围填海类型在高分三号(GF-3)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星遥感影像上可分性,建立围填海遥感分类体系及相应的围填海类型解译标志,进而分析SAR图像岸线提取方法,构建GF-3围填海监测技术流程。采用几何主动轮廓模型进行GF-3 SAR影像自动提取海岸线,获得围填海专题图。通过外业精度调查验证GF-3 SAR卫星遥感影像可以有效获取围填海信息。     

Delaunay三角网增点生长构造法研究

论述了一种由计算机自动生成Delaunay三角网的增点生长构造法。该方法属于不规则三角网的动态构网法，它借鉴了静态构网法中递归生长算法的部分思想，并利用Lawson提出的最大最小(MAX—MIN)角度法则对三角网进行即时的局部优化，从而达到了快速、有效地构建Delaunay三角网的目的。该方法对快速生成海底DEM数据，进行海底仿真具有重要的作用。     

基于神经网络并考虑地形改正的GPS水准高程拟合

从考虑地形改正的基础出发,运用神经网络进行GPS水准高程拟合。从节约计算时间的角度提出了新的思路,认为不必深究于过密的DEM模型数据,DEM模型数据只是中间过程,能达到精度要求即可,如果过于强调其精度,相反还会带入DEM高程模型算法本身的系统误差。并提出了DEM模型的密度是否符合拟合要求的初步判定方法。还对神经网络的基本理论作了简单的概括和说明。