Recognition and Measurement of Marine Topography for Sounding Generalization in Digital Nautical Chart

Generalization is a comprehensive process. It is not simply a question of an algorithm, such as simplification, selection, displacement, and so on. Only after geometric shapes and topological properties have been understood fully, can a sound and automated generalization process be possible. This article proposes a new theoretical model for sounding generalization in digital nautical charts. First, with the aid of Delaunay triangulation, a tree structure is introduced for a hierarchical representation of the marine topography. Then, an analytical algorithm for the recognition and the measurement of the marine topography is developed through the use of the tree structure. Finally, all of the techniques mentioned above are integrated into a model for sounding generalization, of which results are illustrated with the aid of several examples.

     

Automatic Sounding Generalization in Nautical Chart Considering Bathymetry Complexity Variations

Sounding acts as the main feature in a digital nautical chart as it describes the concerned marine topography for the safety of navigation. Unlike the geometry-oriented selection of point feature, the generalization of soundings for chart compiling is expected to be context-oriented, which means bathymetry complexity variations across the study region should be preserved in the sounding selection process. However, such variations are not explicitly accessible to automated systems. This paper proposes an approach that effectively analyzes and measures bathymetry complexity from sounding data, with a focus on topography variations among different regions. The presented approach first divides the exploring region into several subregions, by adopting techniques of computational geometry and graph theory. Then, the approach quantitatively measures the bathymetry complexity of the subregions from grid-based digital terrain model. Finally, a composite bathymetry complexity index integrating aspects of steepness and depth variation is developed to guide the operation of sounding selection in different subregions. Generally, when seafloor is rugged with steep slopes, the number of soundings is high. While in flatter areas, a smaller amount of soundings is retained. The potential of our approach is demonstrated by an application to a real data set.     

海图产品一体化更新问题研究

目前,我国的海图生产已经实现了由传统的手工模拟制作方式到计算机辅助数字化制作方式的历史性转变,可以按不同标准为用户提供各种数字海图数据和纸质海图产品,初步形成了基于海图数据库的数字海图和纸质海图生产新模式。然而,在这一新的海图生产模式中,如何实现对多样、异构的海图数据的一体化有效更新,却是一个一直未能得到很好解决的十分棘手的问题。为了有效解决这一问题,从分析我国现行的海图生产模式及特点入手,结合国内外相关研究成果对海图更新问题进行了深入的研究,初步给出了适合我国的海图产品一体化更新模式,并扼要分析了相关关键技术。     

数字海图水深的自动综合探讨

海图上的水深具有以点代面的特殊性质,不仅是影响载负量的关键,而且水深点的不同形态和密度又是海底地形特征的反映。因而,只有经过海底地形特征的识别,同时参照海底地形的综合原则,才能实现水深综合的自动化。     

数字海图中助航设备的自动综合探讨

助航设备是海图上一种重要的点状要素,其自动综合是海图自动综合的重要研究内容.以数字海图数据为基础,深入探讨了数字海图中助航设备的自动综合问题,重点研究了助航设备的自动选取.基于助航设备分布和分级的规律性,提出了一种助航设备自动综合方法.初步实验表明,该方法在实现助航设备自动综合时效果较好.     

数字海图的自动综合方法研究

作为现代地图学的重要组成部分,自动综合问题一直是影响地图学发展的重要问题。在总结前人研究成果和现有的空间信息无级比例尺自动综合方法的基础上,以面向地理特征为出发点,以矢量化的电子海图数据为信息源,提出了比较实用的在数字海图分层支持下的自动综合方法。以海图中的部分要素层为例进行分析,并给出了具体的自动综合流程。     

一种纸质航海图水深注记表示的新方法

针对由多波束测深手段和由单波束测深及其他传统测深手段获得的水深数据长期并存这一实际,在分析现行的纸质航海图水深注记表示方法存在不足的基础上,提出一种基于字符颜色扩展的海图水深注记表示新方法,即以绿色水深注记表示由多波束测深手段获得的水深数据,黑色水深注记表示由单波束测深及其他传统测深手段获得的水深数据。初步分析表明,这是一种简单、易行的方法,可在纸质航海图上有效实现对两类不同来源、具有显著质量差别的水深数据的表示,能更好地满足航海人员通过纸质航海图上的水深注记直观、准确地认知、重建和利用海底地形信息的需要。     

矢量海图通告改正自动处理方法研究

在分析了国内外矢量海图通告改正技术现状的基础上,重点研究了实现矢量海图通告改正所必需的通告符号与海图要素自动转换、改正位置自动计算、改正要素自动匹配等自动处理方法,并举例说明了矢量海图通告改正的自动处理过程。     

海图语言语法及其隐喻关系综述

海图语言和自然语言在语法、语义、语用等方面都具有隐喻映射关系。以现代语言学理论为指导,研究了普遍语法原则、转换生成规则等海图语言的语法规则,探讨了海图语言语法的两类隐喻关系,提出了语法同构性是语义解释一致性的基础,并以其作为构建通用海图语言系统的前提条件。     

一种基于数据层次性分析的水深综合研究

在分析和借鉴传统的水深综合理论和方法的基础上,开展水深数据的层次性分析,对水深数据进行分类、定级和聚合等处理方法研究。在满足制图综合规范的基础上,按照水深分类数据的重要性和特征性排序,重组综合方法使用顺序和结构,从而构建层次水深综合模型。该模型能够实现水深综合的流程控制,兼顾水深综合的质量要求,为进一步开展水深自动综合的实用性研究提供了理论和技术支持,具有一定实用价值。     

海图语言学的历史与演变

海图是由海图符号组成的一个集合。从海图语言学的角度,通过回顾海图及符号语言的历史演变,分析其内在结构和规律,探讨现代海图语言的发展方向。     

遥感水深反演海图修测应用研究

卫星遥感技术可以应用于浅海水下目标探测,是特殊区域碍航物探测的有效手段。结合海岛礁的特殊地理环境和测绘需求,采用高分辨率卫星影像进行浅水深反演试验,提出的高分辨率预处理方法实用、有效;并与海图数据结合,进行水深标定和海图修测应用分析。研究结果表明,针对南海岛礁,应用高分辨率卫星影像可以获取岛礁分布和轮廓、概略等深线信息、潜在航道以及水下障碍物信息等,能达到修测海图的目的。     

数字海图发行管理机制研究

目前,我国数字海图的发行机制未能发挥数字海图高效、便捷的应用特点,与国际上发达国家的差距较大.为了改变现状,拟采用计算机软硬件结合的加密技术,对建立数字海图发行管理的新机制进行了研究,并设计了全新的可视化、智能化和集成化的理论模型.     

海图制图教育国际化有关问题的研究

论述了海图制图国际化教育的发展进程,详细阐述了海图制图教育国际化的主要形式和内容,指出了当前海图制图国际化教育存在的主要问题,提出了我国搞好海图制图教育的几点想法。这些想法对于今后更好地开展国际海图制图师培训,使中国的海图制图教育冲出亚洲、走向世界具有重要的指导意义。     

数字海图生产技术体系与质量控制过程分析

分析了目前数字技术条件下海图产品生产过程,指出了影响海图出版质量控制的主要环节,并依据不同海图产品的数据特点和要求,阐明了完善数字海图生产的数据体系结构,以及制定不同海图的产品规范对于提高海图生产质量具有的重要性。     

Satellite Remote Sensing as a Reconnaissance Tool for Assessing Nautical Chart Adequacy and Completeness

National hydrographic offices need a better means of assessing the adequacy of existing nautical charts in order to plan and prioritize future hydrographic surveys. The ability to derive bathymetry from multispectral satellite imagery is a topic that has received considerable attention in scientific literature. However, published studies have not addressed the ability of satellite-derived bathymetry to meet specific hydrographic survey requirements. Specifically, the bathymetry needs to be referenced to a chart datum and statistical uncertainty estimates of the bathymetry should be provided. Ideally, the procedure should be based on readily-available, low-cost software, tools, and data. This paper describes the development and testing of a procedure using publicly-available, multispectral satellite imagery to map and portray shallow-water bathymetry in a GIS environment for three study sites: Northeast United States, Nigeria, and Belize. Landsat imagery and published algorithms were used to derive estimates of the bathymetry in shallow waters, and uncertainty of the satellite-derived bathymetry was then assessed using a Monte Carlo method. Results indicate that the practical procedures developed in this study are suitable for use by national hydrographic offices.     

电子海图显示与信息系统的国际标准

介绍了电子海图显示与信息系统(ECDIS)标准发展状况,包括ECDIS的性能标准、数据模型与显示标准,测试数据集等。     

0基于规则驱动的数字海图质量检测方法研究

将规则和规则库的原理和方法应用到了数字海图质量检测中,首先对数字海图质量规则的表示方法进行了介绍,在此基础上,对基于规则驱动的数字海图质量检测模型、流程和规则的定制进行了介绍,最后设计和构建了海图质量规则库的数据结构,分别对空间关系规则、属性约束规则描述表进行了定义和分析。     

数字地球模式下的电子海图应用

从数字地球与电子海图的关系入手,讨论了数字地球概念下的电子海图应用模式,给出了应遵循的标准和数据组织方法,探讨了电子海图无缝拼接、无级缩放、通用接口、分层显示、双向查询等功能的实现原理。     

基于云模型的数字海图质量评估方法

提出了基于云模型的数字海图质量评估方法,通过综合云模型对各级评估指标进行运算,以质量评估云模型及其数字特征图的形式给出最终的评估结果。实验证明了该方法具有可行性。