【技术实现步骤摘要】
一种地形自适应水深模型分区加权融合方法
[0001]本专利技术涉及一种基于地形特征的自适应水深模型分区加权融合方法，该方法通过多源水深数据和模型预处理(包括海图矢量化、数学基础统一、数据清洗等步骤)、数字水深模型(DBM)质量验证与对比、多尺度地形分割与分区、最优空间域加权融合、实测点恢复和自适应邻域统计滤波的步骤，得到一个更高质量的无缝南海水深数据集，为大规模海底地形数据集的及时重建和更新提供了有价值的参考。
技术介绍
[0002]世界海洋覆盖约3.62亿平方公里，占地球表面面积的71％(Ronov 1994； Eakins and Sharman 2010)。许多研究依赖于数字水深模型(DBM)数据，例如板块构造和海洋盆地的演化(Sandwell and Smith 1997)、精确的海洋环流建模 (Gula et al.2014)、海洋地质灾害评估(Chiocci et al.2011)依据海啸等自然灾害预测波(Sepulveda et al.2019)等。海洋基础设施的发展也需要高分辨率DBM数据(Ellis et ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地形自适应水深模型分区加权融合方法，包括以下步骤：步骤1、数据预处理——对纸质海图进行矢量化，将矢量水深数据统一坐标系和分辨率，对船测声纳数据进行清洗，获得具有相同空间基准的有效实测水深数据和数字水深模型数据集；步骤2、DBM模型质量验证与对比——模型质量对比评价，对7个DBM模型进行掩膜处理，得到水下部分；DBM模型质量对比从定量和定性两个方面进行：a)、利用处理后的实测水深数据，对整体质量进行定量比较，精度采用三个定量指标：MAE、SD和RMSE；b)、沿航线剖面的质量进行定量比较，精度采用三个定量指标：MAE、SD和RMSE；c)、在南沙群岛和西沙群岛等局部地区，通过设置等高距一致的等高线，定性对比各模型对水下地形在细节上的表现；步骤3、多尺度地形分割与分区——顾及不同地形单元对模型融合的不同贡献，对目标区域进行分割与分区，具体如下：a)、地形分割利用多尺度分割方法对待融合区域进行地形分割，当分割单元的内部同质性和外部异质性都达到最大，即为最佳分割结果；b)、地形分区基于水深和地形特征参数进行地形分区，通过计算水深、地形坡度、地形粗糙度和表面切割深度，建立自适应地形分类规则词典，指导地形分区；步骤4、最优空间域加权融合——根据加权融合方法，计算各个地形子融合DBM结果，以测点为参考，对原始水深输入数据两两地进行线性加权平均，公式如下：z(x,y)＝w
i
×
z
i
(x,y)+w
j
×
z
j
(x,y)其中，z
i
(x,y)、z
j
(x,y)代表输入的第i个DBM模型DBM
i
的水深值和第j个DBM模型DBM
j
的水深值，w
i
、w
j
分别代表各自的权重，i、j∈{1,2,3,4,5,6，7}并且i≠j；采用遍历寻优定权的方法确定权重，以DBM模型水深值与实测值之间的均方根误差RMSE最小为约束，遍历权重赋值进行寻优，得到7个DBMs的最优融合结果及对应权重；具体方法如下：取待融合的DBM
i
权重为w,DBM
j
权重为1
‑
w,w取值为[0,1],设计计算步长为0.01；通过加权系数由0到1的遍历计算，从而得到遍历过程中的融合最优解与权重系数；步骤5、实测点恢复——利用实测点恢复的方法，形成质量更好的融合模型；步骤6、模型平滑——利用自适应邻域统计滤波方法，进行融合模型的平滑。2.根据权利要求1所述的地形自适应水深模型分区加权融合方法,其特征在于：步骤1中，纸质海图矢量化的步骤如下：首先，对纸质海图先进行数字化扫描；然后，对扫描的海图图像文件进行几何校正，创建点矢量文件，标注水深点的地理位置；最后，读取海图图像中包含水深点的区域，识别其中的水深点数字，并进行目视检查，最终实现纸质海图的矢量化。3.根据权利要求1所述的地形自适应水深模型分区加权融合方法,其特征在于：步骤1中，矢量水深数据统一坐标系和分辨率的步骤如下：使用Feature Manipul...
【专利技术属性】
技术研发人员：阮晓光，苗松，闫兆进，魏怀东，吴维江，
申请(专利权)人：浙江水利水电学院，
类型：发明
国别省市：
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