CN103344954B - 一种基于多来源水深数据融合的海底地形地貌构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多来源水深数据融合的海底地形地貌构建方法，实现了多波束测深、单波束测深、历史地形图和全球地形等多种数据的合理拼接与海底地形构建。本发明包括以下步骤：历史海底地形图转换为网格数据，其他来源水深转换为网格，采用叠加对比方法对不同来源水深的精度进行评估；采用多图层方法，对多来源水深数据的融合、裁剪与拼接，建立误差分布模型对各种来源水深数据进行合理修正与融合；多来源水深海底地形与网格构建。本发明的优点是在海洋测绘与制图过程中，能有效利用多种来源数据，提升了历史水深数据精度和综合利用效率，在海洋测绘、海底地形地貌制图及海底科学研究中具有重要的实际应用价值。

Description

一种基于多来源水深数据融合的海底地形地貌构建方法

技术领域

本发明涉及到海洋测绘、计算机图形学和海底科学等技术领域。

背景技术

由于多波束勘测的区域性和阶段性，在成图时经常存在测深数据空白区，为了使编制的图件美观，需要补充其他来源的海底地形数据，如历史地形图（包括纸介质和电子地形图）、全球地形库资料、卫星测高数据和单波束测深等，但这些数据的精度与多波束测深精度相差甚远，如何有机融合多来源数据是编制海底地形图中较为棘手的问题。

多波束测深代表了当代最先进的海洋测绘技术，是绘制海底地形与地貌图的首选数据。单波束测深数据精度较高，但受调查成本限制，测线一般较为稀疏，难以编制高精度的地形图，尤其是具备真实感的三维海底地形图。已出版大比例尺地图或海图矢量化数据的优点是近岸浅水区数据精度较高，但在深水区多存在较大的精度问题。目前使用纸质地图数据的常见做法是直接矢量化，由此获取目标海区线状资料，然后通过手工拼图方式与多波束勘测区进行拼接，但在成图等深间距与纸图等深间距差异较大时很难拼接成图；其次，在构建等值树实现拓扑填色或绘制三维海底地形、地貌图时比较困难。卫星测高和全球地形库水深数据精度较差，尤其在浅于200m水深海区与多波束勘测数据相比存在非常大的差异，甚至出现等深线与岛屿频繁相交情况，一般在近海区不采用这类数据，仅在远海深水区作为海底地形、地貌制图的一种补充资料使用。

从检索的公开资料分析，目前无成熟的技术方法解决海底地形、地貌图编制中多种来源数据的有效拼接问题，尤其是面对多波束测深、卫星测高、单波束测深和历史地形图等多种来源数据的无缝拼接与融合，无现成技术。

发明内容

本发明针对存在的海底地形成与地貌图中多来源数据融合问题，提出一种通过矢量化海底地形图并添加地形特征线以保留原图的精细特征，通过多种来源水深数据网格的叠加、对比、修正和拼接，从而实现不同来源水深数据的有机融合，最终实现海底地形的保真重建。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种基于多来源水深数据融合的海底地形地貌构建方法，包括下列步骤：

步骤1：海底地形图转换为网格数据

（1）矢量化原海底地形图：通过平板式扫描仪扫描纸版海底地形图，并对平面地形图进行电子矢量化，并保留每条等深线的深度属性，矢量化后的电子地形图要和平面地形图完全吻合；矢量化后的电子地形图形成电子地形数据集D₁={t1_i}，每条等深线t1_i由水深集{x1_j,y1_j,z1_j}构成，t1_i={x1_j,y1_j,z1_j}；其中i,j为自然数；

(2)添加特征辅助线：对矢量化后的电子地形图进行检查，对于存在鞍部地形和正负极值地形区域的，则添加辅助线；添加的辅助线是与电子地形图中的矢量线趋势一致，添加后形成数据集D₂={t2_i}，每条等深线t2_i由水深集{x2_j,y2_j,z2_j}构成，t2_i={x2_j,y2_j,z2_j}；

(3)转换地形图为网格：采用Kriging网格化方法进行数据转换，转换后形成网格数据G_his(I,J)；

(4)重绘海底地形图：

对于转换后的网格，按照步骤（1）中的平面地形图一样的制图参数重新构建海底地形图，形成重绘后的地形数据集D₃={t3_i}，每条等深线t3_i由水深集{x3_j,y3_j,z3_j}构成，t3_i={x3_j,y3_j,z3_j}；其中所述的制图参数为投影方式、坐标系统和等深线间距；

或，叠加对比并评估转换精度方法：通过图层叠加对比的方法，将步骤（1）中与步骤（4）中所形成的数据集进行对比；

(a)逐点计算新旧等深线t1_i={x1_j,y1_j,z1_j}和t3_i={x3_j,y3_j,z3_j}空间距离: $d_j=\sqrt{{({x1}_j-{x3}_j)}^2+{({y1}_j-{y3}_j)}^2},$

(b)计算新旧等深线间的平均距离误差值:

(c)当

时，则返回步骤（2）重新添加辅助线，其中d为预给定的新旧等深线距离误差值，

当时，输出转换后的网格文件G_his(I,J)；

或，采用同点数据提取并评估转换精度方法：在网格数据G_his(I,J)中，按照地形数据集D₁={t1_i}中每条等深线t1_i={x1_j,y1_j,z1_j}的坐标(x1_j,y1_j)按照距离反比加权方法依次提取水深值z4_j，形成新的数据集D₄={t4_i}，每个新的水深数据t4_i由水深点集合构成，t4_i={x4_j,y4_j,z4_j}。

(a)提取水深数据方法：依次读取t1_i={x1_j,y1_j,z1_j}，按照坐标(x1_j,y1_j)查询在网格文件G_his(I,J)中的位置，并按照最邻近四点的距离反比方法逐点计算每个点的水深值z4_j：

${z4}_j=\underset{I=k}{\overset{k+1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{J=l}{\overset{l+1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{(I,J)}\×{\mathrm{dep}}_{(I,J)}/\underset{I=k}{\overset{k+1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{J=l}{\overset{l+1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{(I,J)}$

$w_{(I,J)}=1/\sqrt{{({x1}_i-x_{(I,J)})}^2+{({y1}_i-y_{(I,J)})}^2}$

x_(I,J)和y_(I,J)为网格数据的坐标值；w_(I,J)为权重值；

(b)计算新旧等深线间的平均水深误差值:

(c)当

时，则返回步骤（2）重新添加辅助线，其中z为预给定的新旧等深线水深误差值，

当

时，输出转换后的网格文件G_his(I,J)；

步骤2：其他来源水深转换为网格

（1）再利用多波束方法测定海底水深数据，采用距离反比加权方法将所测得的海底水深数据网格化，形成网格数据G_mb(I,J)；

（2）再利用单波束方法测定海底水深数据，采用Kriging网格化方法将所测得的海底水深数据进行网格化，形成网格数据G_sb(I,J)；

（3）再利用卫星测高和全球地形库方法测得的海底水深数据，采用高斯样条插值或距离反比的方法将所测得海底水深数据进行网格化，形成网格数据G_oth(I,J)；

上述不同方法测得的海底水深数据，以相同参数进行网格化，包括插值方法、插值参数、坐标、投影和水深数据测量基准面；

步骤3：不同方法测得的海底水深数据进行精度评估，采用下述步骤进行评估：

(1)通过图层叠加对比方法，对不同方法测得的海底水深数据进行叠加对比，通过不同网格在重叠区域水深点的水深差值确定其精度；

(2)若有原始海底水深数据的，则进行对比，并按水深精度的高低顺序进行排序，保留其中最高精度的水深数据；

若没有原始海底水深数据的，则以多波束、或单波束测得海底水深数据为优先，其次是历史地形图所体现的海底水深数据、最后是卫星测高或全球地形库数据得到的海底水深数据；

步骤4：多来源水深数据的融合、裁剪与拼接，可采用下述步骤：

(1)通过图层叠加对比方法，在重叠区域，通过步骤3中所确定的最高精度的水深数据作为对其他来源数据的标准，并通过重叠区水深数据的误差均值△d来修正非重叠区的数据；

或，采用网格方法修正误差水深数据，即根据步骤3中所确定的最高精度数据和其他来源数据在重叠区相同位置的水深差值数据集D_err={t_i}，采用样条或者贝赛尔曲面方法，构建水深误差网格G_err(I,J)，然后使用该误差网格逐点修正非重叠区的数据；

(2)在重叠区保留最高精度的数据，裁剪掉其它数据，分别形成裁剪后的数据网格

和

步骤5：面向多来源水深的海底地形与网格构建，通过下述步骤构建海底地形：

（1）将步骤4(2)中形成的数据网格

和

转换为离散水深数据D_his={t_i}、D_mb={t_i}、D_sb={t_i}和D_oth={t_i}；

（2）将步骤5（1）中的离散水深数据采用统一的网格化方法进行海底地形网格重建，形成统一的数据网格G_fus(I,J)；

或，读取步骤4（2）中形成的各种水深数据网格，进行网格合并，形成统一的数据网格G_fus(I,J)；

（3）基于合成的网格G_fus(I,J)重新绘制海底地形图，并和步骤1中的地形图进行叠加对比，按照步骤1（4）中的叠加对比并评估转换精度方法、或数据提取并评估转换精度方法评估融合后的数据精度。

在本发明的步骤1：历史海底地形图转换为网格数据中，(1)矢量化原海底地形图，如果原海底地形图是纸质地形图，需要采用高精度扫描仪将其转换为电子版地形图，然后根据原始图件的相关参数（图框范围、坐标系、投影方式）评估扫描后的地形图精度，如果发生变形需重新扫描。对于精度符合要求的地形图，对其进行电子矢量化，并保留每条等深线的深度属性。矢量化后的电子地形图要和原图完全吻合，矢量化后形成电子地形数据集D₁={t_i}。

(2)添加特征辅助线。对矢量化后的海底地形图进行全面检查，对于等深线稀疏、存在鞍部地形和正负极值地形等需要添加辅助线来刻画原始图，避免后期网格化发生地形畸变，添加的辅助线需要有水深属性，且其水深值是变化的，这种变化要与已有的等深线或水深值变化趋势相吻合。添加辅助线的目的在于保留原图细部特征同时避免地形畸变，尤其在等深线包围区域内无其他水深信息能表达其变化趋势时，必须添加辅助线或水深值。添加后形成数据集D₂={t_i}。

(3)转换地形图为网格。一般而言，海底地形图为了美观可读，等深线多较为稀疏、水深点较少（如海图），一般的网格化方法已不能满足转换要求，可采用Kriging网格化方法进行数据转换，Kriging网格化方法在本行业内是一种常用的方法。插值计算公式如下：

式中，

为待插深度点；dep(x_i)为已知深度点，由数据集D₂={t_i}离散为水深点所得；

为各已知深度点的权值系数，该系数可通过Kriging公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{j}y(x_i,x_j)-u=y(x_0,x_i)\\ \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_j=1\end{array}\right.,i=\mathrm{1,2},...,n$

式中，y(x_i,x_j)为各已知深度点间的协方差；y(x₀,x_i)为待插值点与各已知点间的协方差。

转换后形成网格数据G_his(i,j)。

(4)重绘海底地形图。对于转换后的网格，按照和原海底地形图一样的参数重新构建海底地形图，要保持新旧地形图等深线间距完全一致。

形成重绘后的地形数据集D₃={t_i}。

(5)叠加对比并评估转换精度。通过图层叠加对比的方法，评估新、旧海底地形图中等深线的差异，对于等深线存在位移、变形或打结的区域，需返回到重新添加地形辅助线，如此循环，直至新旧海底地形图完全吻合，然后才输出转换后的网格文件，本发明中的吻合数据可以在系统中事先设定。

可采取两种方法对比转换前后的电子地形：

①通过图层叠加，通过人机交互模式初步判断新旧电子地形数据D₁和D₃是否吻合，包括新旧等深线形态是否一致，新的等深线是否有打结和畸变现象，如二者存在较大偏差，直接返回步骤（2）。

②在网格数据G_his(i,j)中，按照地形数据D₁={t_i}的坐标依次提取水深值，从而形成新的数据集D₄={t_i}，然后采用统计学的方法依次判断每级等深线的差值，给出水深差值门限值d，当D₁={t_i}和D₄={t_i}中所有水深点差值的均方根小于d时，表示二者吻合，否则返回步骤（2）。

步骤2：其他来源水深转换为网格。对于不同来源水深数据，其网格化方法不同。可采用下述步骤：

(1)对于全覆盖的多波束水深数据，因其数据密度高、数据量大，可采用距离反比加权方法快速网格化，形成网格数据G_mb(i,j)。计算公式如下：

$\mathrm{dep}(x,y)=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{z}_i\÷\underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i,$ 其中， $w_i=1/{\mathrm{dis}}_i^2$

z_i、w_i和dis_i分别为参加网格化水深点的水深值、计算权重值及与交点的距离值；

(2)对于单波束测深数据，因为一般情况下，数据密度较为稀疏，可采用Kriging网格化方法进行网格化，形成网格数据G_sb(i,j)。计算公式见步骤1（1）。

(3)对于卫星测高和全球地形库水深数据，可采用高斯样条插值或距离反比的方法进行网格化，形成网格数据G_oth(i,j)。

(4)所有不同来源数据，均要求按照相同参数进行网格化，包括插值方法、插值参数、坐标、投影和水深数据测量基准面等。

步骤3：不同来源水深的精度评估。可采用下述步骤进行评估：

(1)通过图层叠加对比方法，对不同来源水深数据进行叠加对比，通过不同网格在重叠区域水深点的水深差值来评估其精度。

(2)对于知道原始来源数据精度的水深，按照水深精度差异进行排序，保留最高精度的水深数据。

(3)对于不知道原始精度的水深数据，一般而言，首先以实测数据为准（如，以多波束和单波束测深数据精度最高），其次是历史地形图（如海图和正式出版的海底地形图）、最后是卫星测高或全球地形库数据等，按照数据来源可靠性进行排序。

步骤4：多来源水深数据的融合、裁剪与拼接。可采用下述步骤：

(1)通过图层叠加对比方法，在重叠区域，通过最高精度的水深数据来评价其他来源数据，并通过重叠区水深数据的误差均值△d来修正非重叠区的数据。

也可采用网格方法精确地修正误差水深数据。具体而言，根据最高精度数据和其他来源数据在重叠区相同位置的水深差值数据集D_err={t_i}，采用样条或者贝赛尔曲面方法，构建完整的水深误差网格G_err(i,j)，然后使用该误差网格逐点修正非重叠区的数据。

(2)在重叠区裁剪掉精度低的数据，保留最高精度的数据，保证所有数据子网格不重叠但能相互衔接，分别形成裁剪后的数据网格

和

步骤5：面向多来源水深的海底地形与网格构建。可通过下述步骤构建海底地形：

(1)将步骤4(2)中形成的数据网格

和

转换为离散水深数据D_his={t_i}、D_mb={t_i}、D_sb={t_i}和D_oth={t_i}。然后进入步骤（2）或者（3）。

(2)将步骤（1）中的离散水深采用统一的网格化方法进行海底地形网格重建，形成统一的数据网格G_fus(i,j)；

(3)或者跳过步骤（2），直接采用统一的方法或软件，直接读取步骤4（2）中形成的各种水深网格，直接进行网格合并，从而形成统一的数据网格G_fus(i,j)。

(4)基于合成的网格G_fus(i,j)重新绘制海底地形图，并和原始图进行叠加对比，如果地形图存在畸变，返回步骤4，重新修正低精度水深数据，直至满足要求。

有益效果

本发明实现了多种来源水深数据的转换、评估、修正、融合和拼接，并给出了详细的技术流程与方法，在海洋测绘过程中，能有效利用多种来源数据，从而实现了海底地形的构建和电子化成图，克服了传统的历史水深数据难以有效利用问题，提升了历史数据质量和多种来源数据的综合利用效率，在海洋测绘、计算机图形学与海底科学研究中具有非常重要的实际应用价值。

附图说明

图1本发明的工作流程图

图2本发明实施例中的历史地形转换

图3本发明的实施例中多来源数据的拼接和融合

图4本发明的实施例中构建海底地形图

具体实施方式

下面结合本发明的实施作具体说明：

实施例1

一种基于多来源水深数据融合的海底地形地貌构建方法，是按照下述步骤建立的：

完整的工作方法流程如图1所示。

步骤1：历史海底地形图转换为网格数据

(1)矢量化原海底地形图。如果原海底地形图是纸质地形图，需要采用高精度扫描仪将其转换为电子版地形图。然后根据原始图件的相关参数（图框范围、坐标系、投影方式）评估扫描后的地形图精度，如果发生变形需重新扫描。对于精度符合要求的地形图，对其进行电子矢量化，并保留每条等深线的深度属性。矢量化后的电子地形图要和原图完全吻合。矢量化后形成电子地形数据集D₁={t_i}。

(2)添加特征辅助线。对矢量化后的海底地形图进行全面检查，对于等深线稀疏、存在鞍部地形和正负极值地形等需要添加辅助线来刻画原始图，避免后期网格化发生地形畸变，添加的辅助线需要有水深属性，且其水深值是变化的，这种变化要与已有的等深线或水深值变化趋势相吻合。添加辅助线的目的在于保留原图细部特征同时避免地形畸变，尤其在等深线包围区域内无其他水深信息能表达其变化趋势时，必须添加辅助线或水深值。添加后形成数据集D₂={t_i}。

(3)转换地形图为网格。一般而言，海底地形图为了美观可读，等深线多较为稀疏、水深点较少（如海图），一般的网格化方法已不能满足转换要求，可采用Kriging网格化方法进行数据转换。计算公式如下：

式中，

为待插深度点；dep(x_i)为已知深度点，由数据集D₂={t_i}离散为水深点所得；

为各已知深度点的权值系数，该系数可通过Kriging公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{j}y(x_i,x_j)-u=y(x_0,x_i)\\ \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_j=1\end{array}\right.,i=\mathrm{1,2},...,n$

式中，y(x_i,x_j)为各已知深度点间的协方差；y(x₀,x_i)为待插值点与各已知点间的协方差。

转换后形成网格数据G_his(i,j)。

(4)重绘海底地形图。对于转换后的网格，按照和原海底地形图一样的参数重新构建海底地形图，要保持新旧地形图等深线间距完全一致。

形成重绘后的地形数据集D₃={t_i}。

(5)叠加对比并评估转换精度。通过图层叠加对比的方法，评估新、旧海底地形图中等深线的差异，对于等深线存在位移、变形或打结的区域，需返回步骤（2）重新添加地形辅助线，如此循环，直至新旧海底地形图完全吻合，然后才输出转换后的网格文件。

可采取两种方法对比转换前后的电子地形：

①通过图层叠加，，基于人机交互模式初步判断新旧电子地形数据D₁和D₃是否吻合，包括新旧等深线形态是否一致，新的等深线是否有打结和畸变现象，如二者存在较大偏差，直接返回步骤（2）。

②在网格数据G_his(i,j)中，按照地形数据D₁={t_i}的坐标依次提取水深值，从而形成新的数据集D₄={t_i}，然后采用统计学的方法依次判断每级等深线的差值，给出水深差值门限值d，当D₁={t_i}和D₄={t_i}中所有水深点差值的均方根小于d时，表示二者吻合，否则返回步骤（2）。

历史地形图的转换见图2。

步骤2：其他来源水深转换为网格。对于不同来源水深数据，其网格化方法不同。可采用下述步骤：

（1）对于全覆盖的多波束水深数据，因其数据密度高、数据量大，可采用距离反比加权方法快速网格化，形成网格数据G_mb(i,j)。计算公式如下：

$\mathrm{dep}(x,y)=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{z}_i\÷\underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i,$ 其中， $w_i=1/{\mathrm{dis}}_i^2$

z_i、w_i和dis_i分别为参加网格化水深点的水深值、计算权重值及与交点的距离值；

（2）对于单波束测深数据，因为一般情况下，数据密度较为稀疏，可采用Kriging网格化方法进行网格化，形成网格数据G_sb(i,j)。

（3）对于卫星测高和全球地形库水深数据，可采用高斯样条插值或距离反比的方法进行网格化，形成网格数据G_oth(i,j)。计算公式见步骤2（1）。

（4）所有不同来源数据，均要求按照相同参数进行网格化，包括插值方法、插值参数、坐标、投影和水深数据测量基准面等。

步骤3：不同来源水深的精度评估。可采用下述步骤进行评估：

（1）通过图层叠加对比方法，对不同来源水深数据进行叠加对比，通过不同网格在重叠区域水深点的水深差值来评估其精度。

（2）对于知道原始来源数据精度的水深，按照水深精度差异进行排序，保留最高精度的水深数据。

（3）对于不知道原始精度的水深数据，一般而言，首先以实测数据为准（如，以多波束和单波束测深数据精度最高），其次是历史地形图（如海图和正式出版的海底地形图）、最后是卫星测高或全球地形库数据等，按照数据来源可靠性进行排序。

步骤4：多来源水深数据的融合、裁剪与拼接。可采用下述步骤：

（1）通过图层叠加对比方法，在重叠区域，通过最高精度的水深数据来评价其他来源数据，并通过重叠区水深数据的误差均值△d来修正非重叠区的数据。

也可采用网格方法精确地修正误差水深数据。具体而言，根据最高精度数据和其他来源数据在重叠区相同位置的水深差值数据集D_err={t_i}，采用样条或者贝赛尔曲面方法，构建完整的水深误差网格G_err(i,j)，然后使用该误差网格逐点修正非重叠区的数据。

（2）在重叠区裁剪掉精度低的数据，保留最高精度的数据，保证所有数据子网格不重叠但能相互衔接，分别形成裁剪后的数据网格

和

不同来源数据的裁剪与拼接示意见图3。

步骤5：面向多来源水深的海底地形与网格构建。可通过下述步骤构建海底地形：

（1）将步骤4(2)中形成的数据网格

和

转换为离散水深数据D_his={t_i}、D_mb={t_i}、D_sb={t_i}和D_oth={t_i}。然后进入步骤（2）或者（3）。

（2）将步骤（1）中的离散水深采用统一的网格化方法进行海底地形网格重建，形成统一的数据网格G_fus(i,j)；

或者跳过步骤（2），直接采用统一的方法或软件，直接读取步骤4（2）中形成的各种水深网格，直接进行网格合并，从而形成统一的数据网格G_fus(i,j)。

（3）基于合成的网格G_fus(i,j)重新绘制海底地形图，并和原始图进行叠加对比，如果地形图存在畸变，返回步骤4，重新修正低精度水深数据，直至满足要求。

基于多来源水深数据构建海底地形见图4。

Claims (1)

1.一种基于多来源水深数据融合的海底地形地貌构建方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：海底地形图转换为网格数据

（1）矢量化原海底地形图：通过平板式扫描仪扫描纸版海底地形图，并对平面地形图进行电子矢量化，并保留每条等深线的深度属性，矢量化后的电子地形图要和平面地形图完全吻合；矢量化后的电子地形图形成电子地形数据集D₁＝{t1_i}，每条等深线t1_i由水深集{x1_j,y1_j,z1_j}构成，t1_i＝{x1_j,y1_j,z1_j}；其中i,j为自然数；

(2)添加特征辅助线：对矢量化后的电子地形图进行检查，对于存在鞍部地形和正负极值地形区域的，则添加辅助线；添加的辅助线是与电子地形图中的矢量线趋势一致，添加后形成数据集D₂＝{t2_i}，每条等深线t2_i由水深集{x2_j,y2_j,z2_j}构成，t2_i＝{x2_j,y2_j,z2_j}；

(3)转换地形图为网格：采用Kriging网格化方法进行数据转换，转换后形成网格数据G_his(I,J)；

(4)重绘海底地形图：

对于转换后的网格，按照步骤（1）中的平面地形图一样的制图参数重新构建海底地形图，形成重绘后的地形数据集D₃＝{t3_i}，每条等深线t3_i由水深集{x3_j,y3_j,z3_j}构成，t3_i＝{x3_j,y3_j,z3_j}；其中所述的制图参数为投影方式、坐标系统和等深线间距；

或，叠加对比并评估转换精度方法：通过图层叠加对比的方法，将步骤（1）中与步骤（4）中所形成的数据集进行对比；

(a)逐点计算新旧等深线t1_i＝{x1_j,y1_j,z1_j}和t3_i＝{x3_j,y3_j,z3_j}空间距离: $d_j=\sqrt{{({x1}_j-{x3}_j)}^2+{({y1}_j-{y3}_j)}^2},$

(b)计算新旧等深线间的平均距离误差值:

(c)当时，则返回步骤（2）重新添加辅助线，其中d为预给定的新旧等深线距离误差值，

当

时，输出转换后的网格文件G_his(I,J)；

或，采用同点数据提取并评估转换精度方法：在网格数据G_his(I,J)中，根据地形数据集D₁＝{t1_i}中每条等深线t1_i＝{x1_j,y1_j,z1_j}的坐标(x1_j,y1_j)按照距离反比加权方法依次提取水深值z4_j，形成新的数据集D₄＝{t4_i}，每个新的水深数据t4_i由水深点集合构成，t4_i＝{x4_j,y4_j,z4_j}；

(a)提取水深数据方法：依次读取t1_i＝{x1_j,y1_j,z1_j}，按照坐标(x1_j,y1_j)查询在网格文件G_his(I,J)中的位置，并按照最邻近四点的距离反比方法逐点计算每个点的水深值z4_j：

${z4}_j=\underset{I=k}{\overset{k+1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{J=l}{\overset{l+1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{(I,J)}\×{\mathrm{dep}}_{(I,J)}/\underset{I=k}{\overset{k+1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{J=l}{\overset{l+1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{(I,J)}$

$w_{(I,J)}=1/\sqrt{{({x1}_i-x_{(I,J)})}^2+{({y1}_i-y_{(I,J)})}^2}$

x_(I,J)和y_(I,J)为网格数据的坐标值；w_(I,J)为权重值；

(b)计算新旧等深线间的平均水深误差值:

(c)当

时，则返回步骤（2）重新添加辅助线，其中z为预给定的新旧等深线水深误差值，

当

时，输出转换后的网格文件G_his(I,J)；

步骤2：其他来源水深转换为网格

（1）再利用多波束方法测定海底水深数据，采用距离反比加权方法将所测得的海底水深数据网格化，形成网格数据G_mb(I,J)；

（2）再利用单波束方法测定海底水深数据，采用Kriging网格化方法将所测得的海底水深数据进行网格化，形成网格数据G_sb(I,J)；

（3）再利用卫星测高和全球地形库方法测得的海底水深数据，采用高斯样条插值或距离反比的方法将所测得海底水深数据进行网格化，形成网格数据G_oth(I,J)；

上述不同方法测得的海底水深数据，以相同参数进行网格化，包括插值方法、插值参数、坐标、投影和水深数据测量基准面；

步骤3：不同方法测得的海底水深数据进行精度评估，采用下述步骤进行评估：

(1)通过图层叠加对比方法，对不同方法测得的海底水深数据进行叠加对比，通过不同网格在重叠区域水深点的水深差值确定其精度；

(2)若有原始海底水深数据的，则进行对比，并按水深精度的高低顺序进行排序，保留其中最高精度的水深数据；

若没有原始海底水深数据的，则以多波束、或单波束测得海底水深数据为优先，其次是历史地形图所体现的海底水深数据、最后是卫星测高或全球地形库数据得到的海底水深数据；

步骤4：多来源水深数据的融合、裁剪与拼接，可采用下述步骤：

(1)通过图层叠加对比方法，在重叠区域，通过步骤3中所确定的最高精度的水深数据作为对其他来源数据的标准，并通过重叠区水深数据的误差均值Δd来修正非重叠区的数据；

或，采用网格方法修正误差水深数据，即根据步骤3中所确定的最高精度数据和其他来源数据在重叠区相同位置的水深差值数据集D_err＝{t_i}，采用样条或者贝赛尔曲面方法，构建水深误差网格G_err(I,J)，然后使用该误差网格逐点修正非重叠区的数据；

(2)在重叠区保留最高精度的数据，裁剪掉其它数据，分别形成裁剪后的数据网格

和

步骤5：面向多来源水深的海底地形与网格构建，通过下述步骤构建海底地形：

（1）将步骤4(2)中形成的数据网格

和

转换为离散水深数据D_his＝{t_i}、D_mb＝{t_i}、D_sb＝{t_i}和D_oth＝{t_i}；

（2）将步骤5（1）中的离散水深数据采用统一的网格化方法进行海底地形网格重建，形成统一的数据网格G_fus(I,J)；

或，读取步骤4（2）中形成的各种水深数据网格，进行网格合并，形成统一的数据网格G_fus(I,J)；

（3）基于合成的网格G_fus(I,J)重新绘制海底地形图，并和步骤1中的地形图进行叠加对比，按照步骤1（4）中的叠加对比并评估转换精度方法、或数据提取并评估转换精度方法评估融合后的数据精度。

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