一种基于地形网格的大陆坡脚点自动识别方法技术

本发明专利技术涉及一种海底地形的识别方法，具体是指一种基于地形网格的大陆坡脚点自动识别方法。本发明专利技术是通过用直线或折线对地形网格模型进行分割生成二维地形剖面线，再对二维地形剖面首次求导生成坡度剖面线和二阶导数剖面线，再获取二阶导数剖面线极值点，再使用D-P算法获取二次简化后的D-P地形剖面，然后对D-P地形剖面进行二次求导，以及使用地形与坡度判断法识别并消除D-P剖面中凹包地形，最后在D-P地形、坡度和二阶导数剖面基础上，综合使用坡度、水深、二阶导数、凹凸性、连续性和分段性等判定方法形成自动识别方法。本发明专利技术的优点在我国沿海的测绘过程中，具有测绘数据准确、操作方便、以及受自然天气影响较上等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种海底地形的识别方法，具体是指一种基于海底地形网格生成地形剖面线，并能对海底地形剖面进行自动分析，从而自动识别出大陆坡脚点的技术方法，涉及到计算机图形学、海底科学和海洋划界领域。
技术介绍
大陆坡脚点是200海里以外大陆架划界中最重要的界限点，将影响大陆坡脚点外推60海里线和I %沉积物厚度线及最终外部界限的精度。对二维地形剖面进行智能分析，从而自动识别大陆坡脚点，在200海里以外大陆架划界、二维地形剖面特征自动识别与二维地形剖面绘制方面均具有重要的应用价值。1982年签署生效的《海洋法公约》第七十六条规定“沿海国的大陆架包括其领海以外依其陆地领土的全部自然延伸，扩展到大陆边外缘的海底区域的海床和底土，如果从测算领海宽度的基线量起到大陆边的外缘的距离不到二百海里，则扩展到二百海里的距离”;沿海国如果主张从测算领海宽度的基线量起超过200海里，则应按照《公约》第七十六条和附件二第四条的相关要求划定200海里以外大陆架外部界限，并向大陆架界限委员会提交划界案。200海里以外大陆架划界的关键证据是系列划界界限，包括大陆坡脚点(简称F0S)、公式线(F0S+60M线和I %沉积物厚度线)、限制线(350M线及2500m+100M线)和外部界限等。其中，FOS是最重要的界限点，因为FOS是确定200海里以外大陆架系列界限的起点，将直接影响F0S+60M线和I %沉积物厚度线的准确性，并最终影响外部界限的坐标和所圈定的面积，如果FOS错误或者误差过大将对最终外部界限产生重大影响。从检索的公开资料分析，目前国内无成熟的技术方法用于大陆坡脚点的自动识另O，尽管有少数文献对200海里以外大陆架划界进行了介绍，但无翔实的大陆坡脚点自动生成方法之内容，现有技术方法不足以支持大陆坡脚点的识别和生成。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提出一种利用海底地形网格自动生成地形剖面线，并通过对地形剖面进行二次简化和二次求导，进而对简化剖面进行综合分析，从而实现大陆坡脚点的自动分析与提取的技术方法。该专利技术可应用于网格模型自动生成任意二维剖面线、地形剖面特征自动识别与综合剖面绘制、海洋划界中关键界限点的生成与海底地貌类型的自动识别等技术环节。本专利技术是通过下述技术方案得以实现的，其特征在于，包括下列步骤(I)网格切割用直线f (X, y)对地形网格模型Zi,」=Grid(i, j)进行分割，生成二维地形剖面线；直线f (X，y)的起点和终点坐标分别为 0(xl，yl)和 E(x2, y2) OXi5j和yi，j为网格模型第i行第j列网格点之横坐标和纵坐标值；Zi，j为网格模型第i行第j列网格点之水深值；直线f(x, y)斜率 k=(xl-x2)/(yl-y2),当 yl=y2 时，斜率表达为 k= (yl_y2) /(xl_x2)；(2)首次求导对二维地形剖面首次求导，在海底地形网格模型Grid(i，j)基础上，通过直线f(x，y)与之相交运算，获得f (X，y)与网格模型Grid(i, j)交点坐标及水深值点集，生成坡度剖面线和二阶导数剖面线；由步骤⑴和⑵生成初始数据点集Gffe}，每个数据点包括距离、水深、坡度和二阶导数值；f (x, y)与网格Grid(i, j)的交点之坐标和水深值dep(x, y)分下述情形计算(a)交点位于网格点Grid (i, j):直接返回网格点坐标(Xi,」，Yijj)与水深Zi,与起点 O(xQ, y0)的距离dis{x,y)=」(r-.r。)2 +(少—.尸0)2 ;(b)交点位于行上交点位于第i行、第j至j+Ι列，距离计算同步骤(a);交点纵坐标y=yi,j，当yl=y2 时，y=yl ；交点横坐标x=xl+(y_yl)Xk,当 yl=y2 时，X=Xijj ；交点水深值dep(x,y) =Zi,」+(X-Xi,」)X (zUj+1~zUj) + (Xijjtl-Xijj)；(c)交点位于列上交点位于第j列、第i至i+Ι行，距离计算同步骤(a);交点横坐标x=xi,j ;交点纵坐标y=yl+(x-xl)Xk,当 yl=y2 时，y=yl ；交点水深值dep(x, y) =Zi,」+ (y-y^j) X (Zi, ^1-Zijj) + (Yijj^-Yijj);(d)交点位于网格中交点位于第i行至i+Ι行、第j至j+Ι列之间，距离计算同步骤(a);交点水深值cbp (X，y)可按照距离反比加权方法求取；交点被4个相邻网格点所包围，则该点水深值为 权利要求1.，其特征在于，包括下列步骤 (1)网格切割用直线f(X，y)对地形网格模型Zi, j=Grid(i，j)进行分割，生成二维地形剖面线；直线f (X，y)的起点和终点坐标分别为 0(xl, yl)和 E(x2, y2)。Xi, j和yi, j为网格模型第i行第j列网格点之横坐标和纵坐标值；Zi, j为网格模型第i行第j列网格点之水深值；直线 f (X, y)斜率 k= (xl-x2) / (yl-y2)，当 yl=y2 时,斜率表达为 k= (yl-y2) / (xl_x2)； (2)首次求导对二维地形剖面首次求导，在海底地形网格模型Grid(i，j)基础上，通过直线f(x，y)与之相交运算，获得f (x，y)与网格模型Grid(i, j)交点坐标及水深值点集，生成坡度剖面线和二阶导数剖面线； 由步骤(I)和(2)生成初始数据点集GtlHgJ,每个数据点包括距离、水深、坡度和二阶导数值； f(x，y)与网格Grid (i, j)的交点之坐标和水深值dep(x, y)分下述情形计算 (a)交点位于网格点Grid(i,j):直接返回网格点坐标(Xi,」，Yij j)与水深Zi,与起点O (x0, y0)的距离全文摘要本专利技术涉及一种海底地形的识别方法，具体是指。本专利技术是通过用直线或折线对地形网格模型进行分割生成二维地形剖面线，再对二维地形剖面首次求导生成坡度剖面线和二阶导数剖面线，再获取二阶导数剖面线极值点，再使用D-P算法获取二次简化后的D-P地形剖面，然后对D-P地形剖面进行二次求导，以及使用地形与坡度判断法识别并消除D-P剖面中凹包地形，最后在D-P地形、坡度和二阶导数剖面基础上，综合使用坡度、水深、二阶导数、凹凸性、连续性和分段性等判定方法形成自动识别方法。本专利技术的优点在我国沿海的测绘过程中，具有测绘数据准确、操作方便、以及受自然天气影响较上等。文档编号G06T7/00GK102999914SQ20121050412公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日专利技术者吴自银, 李家彪, 李守军, 尚继宏 申请人:国家海洋局第二海洋研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于地形网格的大陆坡脚点自动识别方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)网格切割：用直线f(x，y)对地形网格模型zi，j=Grid(i，j)进行分割，生成二维地形剖面线；直线f(x，y)的起点和终点坐标分别为O(x1，y1)和E(x2，y2)。xi，j和yi，j为网格模型第i行第j列网格点之横坐标和纵坐标值；zi，j为网格模型第i行第j列网格点之水深值；直线f(x，y)斜率k=(x1?x2)/(y1?y2),当y1=y2时，斜率表达为k=(y1?y2)/(x1?x2)；(2)首次求导：对二维地形剖面首次求导，在海底地形网格模型Grid(i，j)基础上，通过直线f(x，y)与之相交运算，获得f(x，y)与网格模型Grid(i，j)交点坐标及水深值点集，生成坡度剖面线和二阶导数剖面线；由步骤(1)和(2)生成初始数据点集G0={gi}，每个数据点包括距离、水深、坡度和二阶导数值；f(x，y）与网格Grid(i,j)的交点之坐标和水深值dep(x，y)分下述情形计算：(a)交点位于网格点Grid(i,j)：直接返回网格点坐标(xi，j，yi，j)与水深zi，j，与起点O(x0,y0)的距离:dis(x,y)=(x-x0)2+(y-y0)2;(b)交点位于行上：交点位于第i行、第j至j+1列，距离计算同步骤(a)；交点纵坐标:y=yi，j，当y1=y2时，y=y1；交点横坐标:x=x1+(y?y1)×k,当y1=y2时，x=xi，j；交点水深值:dep(x，y)=zi，j+(x?xi，j)×(zi，j+1?zi，j)÷(xi，j+1?xi，j)；(c)交点位于列上：交点位于第j列、第i至i+1行，距离计算同步骤(a)；交点横坐标:x=xi，j；交点纵坐标:y=y1+(x?x1)×k，当y1=y2时,y=y1；交点水深值:dep(x，y)=zi，j+(y?yi，j)×(zi，j+1?zi，j)÷(yi，j+1?yi，j)；(d)交点位于网格中：交点位于第i行至i+1行、第j至j+1列之间，距 离计算同步骤(a)；交点水深值dep(x，y)可按照距离反比加权方法求取；交点被4个相邻网格点所包围，则该点水深值为：dep(x,y)=Σi=1i=4wizi/Σi=1i=4wi,其中，wi=1/di2zi、wi和di分别为4个网格点的水深值、计算权重值及与交点的距离值；上述交点的横坐标和纵坐标值为O(x1，y1)或E(x2，y2)；(3)首次简化：获取二阶导数剖面线极值点，以极值点为拐点生成新的首次简化地形剖面线；由步骤(3)生成首次简化后的数据点集G1={gi}；(4)二次简化：使用D?P算法对极值剖面进行运算，保留符合D?P算法的数据点，从而获取二次简化后的D?P地形剖面；(5)二次求导：使用步骤(2)之方法，对D?P地形剖面进行二次求导，获得新的基于D?P地形剖面的坡度剖面线和二阶导数剖面线；由步骤(4)和(5)生成二次简化并求导后的数据点集G2={gi}；(6)消除凹包：使用地形与坡度判断法，识别并消除D?P剖面中凹包地形；由步骤(6)生成消除凹包地形后的数据点集G3={gi}；(7)综合判断：在D?P地形、坡度和二阶导数剖面基础上，综合使用坡度、水深、二阶导数、凹凸性、连续性和分段性判定方法，自动识别地形剖面中的大陆坡脚点，并在二维剖面中自动标识；分项判断步骤：(a)坡度法：对点集G3={gi}中的平均坡度值msi进行分区统计，分别获取陆架与海盆平均坡度以及陆坡区平均坡度遍历点集G3={gi}，平均坡度msi∈|g1‾-Δg,g1‾+Δg|为陆架或海盆，平均坡度msi∈|g2‾-Δg,g2‾+Δg|为陆坡区；(b)水深法：遍历点集G3={gi}，对平均坡度的数据点进行深度分类，并获得陆架平均水深值和海盆平均水深值再次遍历点 集G3={gi}，水深值depi∈|d1‾-Δd,d1‾+Δd|为陆架，水深值depi∈|d2‾-Δd,d2‾+Δd|为海盆；(c)二阶导数法：大陆坡脚点FOS是陆坡至海盆海底坡度最大变化之点，也就是二阶导数极值点；(d)凸包特性：大陆坡脚点FOS位于陆坡至海盆转折处，因此在地形上具有凸包特征，具体...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴自银，李家彪，李守军，尚继宏，
申请(专利权)人：国家海洋局第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：