CN109816713B - 一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法，包括以下步骤：读取待评估的非自主测绘海图上的所有水深点，并用逐点插入法建立起Delaunay水深三角网；通过分析每个水深点的深度值是否小于其所有邻接水深点的深度值，判定其是否为海底地形表面的局部最浅点；提取水深点中所有的局部最浅点，通过计算每个局部最浅点的坡度，判断其是否为特殊水深点；建立待评估海图的特殊水深点点集；以待评估海图上的每个特殊水深点的位置为圆心，其深度值在《航海图编绘规范》中对应的最大间距为半径，建立每个特殊水深点的圆域；读取用于检查比对的高精度海图上的所有水深点。
Description
技术领域
本发明涉及海洋测绘领域，尤其涉及一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法。
背景技术
水深，作为海图上最基本的要素，对于保障舰船的航行安全、反映海区的通航能力以及正确显示海底地形地貌具有十分重要的作用，其质量是决定海图价值大小、甚至有用无用的关键。
海图数据质量一直是海洋测绘界所关注的重点之一。国际海道测量组织始终强调快速、完善的海图产品以及覆盖全球的可靠海图数据获取。近年来，关于海图产品的质量控制和评估也引起了国内外众多学者的广泛关注。李春菊于2008年针对数字海图的质量控制方法进行了系统的研究；李凯等于2009年构建了数字海图的质量控制体系；贾建军等于2010年对海图质量的内涵、海图质量的形成过程和构成海图质量的基本元素进行了系统分析；于彩霞等于2013年提出了基于云模型的数字海图质量评估方法。上述这些方法对于我国自主生产的海图质量评估与控制提供了技术支撑。然而，由于我国自主测量数据的覆盖范围有限，通常需要购买外国生产的海图(即外版海图)作为补充手段。由于我国对非自主采集制作的外版海图，其数据质量是很难掌控的，因此传统海图制图过程中采用的“三级审核，一级验收”的质量控制体系在评估非自主测绘海图的质量时很难适用。当前，对于这类海图的质量评估，需要由制图人员依据其数据来源、现势性等信息，结合自身的作图经验，简单地将外版海图划分为基本资料、补充资料和参考资料三个等级，这种对外版海图质量定性评估的方法，受制图人员业务能力、经验认识的限制，其最终评价结果很难具有唯一性，且不能保证其准确性。
发明内容
为了克服传统定性分析方法存在的上述问题，本发明提供了一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法，其特征在于：
a、读取待评估海图上所有水深点的平面位置和深度值；
b、采用逐点插入法，构建Delaunay水深三角网；
c、选取待评估海图上的一个水深点，记作当前水深点；
d、分析当前水深点的深度值是否小于其所有邻接水深点的深度值，如果是，进入步骤e；反之，进入步骤g；
e、计算当前水深点的坡度，判断其是否为特殊水深点，如果是，进入步骤f，反之进入步骤g；
f、将当前水深点放入特殊水深点点集；
g、选取待评估海图上的下一个水深点，记作当前水深点，重复步骤d～f，直至待评估海图上的所有水深点分析全部遍历分析为止；
h、读取用于检查比对的高精度海图上的所有水深点，建立高精度水深点集合；
i、提取特殊水深点点集中的一个水深点，记作当前特殊水深点；
j、以当前特殊水深点的位置为圆心，根据当前特殊水深点的深度值，依据《航海图编绘规范》中要求的该深度值对应的水深点的最大间距为半径，绘制圆域，从高精度水深点集合中选取位于该圆域内的最浅水深点；
k、计算当前特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异；
l、提取特殊水深点点集中的下一个水深点，记作当前特殊水深点，循环步骤j～k，直至所有特殊水深点全部分析遍历为止；
m、根据每个特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异，计算待评估海图的水深注记精度。
进一步地，所述步骤d中，分析当前水深点的深度值是否小于其所有邻接水深点的深度值。当前水深点的邻接水深点是指在Delaunay水深三角网中，以当前水深点为三角网中的一个节点，所有与该节点通过三角形边相连接的水深点。
进一步地，所述步骤e中，计算当前水深点的坡度，判断其是否为特殊水深点的方法如下。
设当前水深点为i，其平面坐标为(xi,yi)、深度值为zi，水深点i的邻接水深点的个数为n、平面坐标为(xj,yj)(j＝1,2,…,n)、深度值为zj(j＝1,2,…,n)、与水深点i的坡度为：
将Sj(j＝1,2,…,n)中的最大值记为CMax。如果水深点i的深度值zi和计算出的CMax符合表1中的条件，则将水深点i记为特殊水深。
表1特殊水深的判断条件
进一步地，所述步骤k中，计算当前特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异。其计算方法如下。
设当前特殊水深点的平面坐标为(xi,yi)、深度值为zi，其对应的最浅水深点的平面坐标为(x′i,y′i)、深度值为z′i，则平面位置差异δhi和垂直深度差异δvi依次为：
δvi＝|zi-z′i|。
进一步地，所述步骤m中，根据每个特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异，计算待评估海图的水深注记精度。其计算方法如下。
设特殊水深点i与其对应最浅水深点的平面位置差异为δhi、垂直深度差异为δvi，特殊水深点共n个，则待评估海图水深注记的平面精度σh和垂直精度σv依次为：
具体实施方式
本发明实施的实现过程是采用计算机实现非自主测绘海图的水深注记精度的定量评估。假设对于某幅待评估的非自主测绘海图，采用本发明方法评估该海图的水深注记精度，包括以下步骤：
步骤a，读取待评估海图上所有水深点的平面位置(xi,yi)和深度值zi(i＝1,2,…,n)；
步骤b，采用逐点插入法，构建Delaunay水深三角网；
步骤c，选取待评估海图上的一个水深点，记作当前水深点j；
步骤d，分析当前水深点j的深度值zj是否小于其所有邻接水深点的深度值，如果是，进入步骤e；反之，进入步骤g；
步骤e，计算当前水深点的坡度，判断其是否为特殊水深点，如果是，进入步骤f，反之进入步骤g；
步骤f，将当前水深点放入特殊水深点点集；
步骤g，选取待评估海图上的下一个水深点，记作当前水深点j，重复步骤d～f，直至待评估海图上的所有水深点分析全部遍历分析为止；
步骤h，读取用于检查比对的高精度海图上的所有水深点，建立高精度水深点集合；
步骤i，提取特殊水深点点集中的一个水深点，记作当前特殊水深点k；
步骤j，以当前特殊水深点k的位置为圆心，根据当前特殊水深点的深度值，依据《航海图编绘规范》中要求的该深度值对应的水深点的最大间距为半径，绘制圆域，从高精度水深点集合中选取位于该圆域内的最浅水深点s；
步骤k，计算当前特殊水深点k与其对应的最浅水深点s在平面位置上的差异为
在垂直深度上的差异为δvk＝|zk-zs|；
步骤l，提取特殊水深点点集中的下一个水深点，记作当前特殊水深点，循环步骤j～k，直至所有特殊水深点全部分析遍历为止；
步骤m，根据每个特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置上的差异为δhk和垂直深度上的差异为δvk，计算待评估海图水深注记的平面精度
和垂直精度为
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法，其特征在于：
a、读取待评估海图上所有水深点的平面位置和深度值；
b、采用逐点插入法，构建Delaunay水深三角网；
c、选取待评估海图上的一个水深点，记作当前水深点；
d、分析当前水深点的深度值是否小于其所有邻接水深点的深度值，如果是，进入步骤e；反之，进入步骤g；
e、计算当前水深点的坡度，判断其是否为特殊水深点，如果是，进入步骤f，反之进入步骤g；
f、将当前水深点放入特殊水深点点集；
g、选取待评估海图上的下一个水深点，记作当前水深点，重复步骤d～f，直至待评估海图上的所有水深点分析全部遍历分析为止；
h、读取用于检查比对的高精度海图上的所有水深点，建立高精度水深点集合；
i、提取特殊水深点点集中的一个水深点，记作当前特殊水深点；
j、以当前特殊水深点的位置为圆心，根据当前特殊水深点的深度值，依据《航海图编绘规范》中要求的该深度值对应的水深点的最大间距为半径，绘制圆域，从高精度水深点集合中选取位于该圆域内的最浅水深点；
k、计算当前特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异；
l、提取特殊水深点点集中的下一个水深点，记作当前特殊水深点，循环步骤j～k，直至所有特殊水深点全部分析遍历为止；
m、根据每个特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异，计算待评估海图的水深注记精度。
2.根据权利要求1所述的一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法，其特征在于：所述步骤d中，分析当前水深点的深度值是否小于其所有邻接水深点的深度值，当前水深点的邻接水深点是指在Delaunay水深三角网中，以当前水深点为三角网中的一个节点，所有与该节点通过三角形边相连接的水深点。
3.根据权利要求1所述的一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法，其特征在于：所述步骤e中，计算当前水深点的坡度，判断其是否为特殊水深点的方法如下：
设当前水深点为i，其平面坐标为(xi，yi)、深度值为zi，水深点i的邻接水深点的个数为n、平面坐标为(xj，yj)(j＝1，2，…，n)、深度值为zj(j＝1，2，…，n)、与水深点i的坡度为：
将Sj(j＝1，2，…,n)中的最大值记为CMax，如果水深点i的深度值zi和计算出的CMax符合表1中的条件，则将水深点i记为特殊水深，
表1特殊水深的判断条件
4.根据权利要求1所述的一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法，其特征在于：所述步骤k中，计算当前特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异，其计算方法如下：
设当前特殊水深点的平面坐标为(xi,yi)、深度值为zi，其对应的最浅水深点的平面坐标为(x′i,y′i)、深度值为z′i，则平面位置差异δhi和垂直深度差异δvi依次为：
δvi＝|zi-z′i|。
5.根据权利要求1所述的一种非自主测绘海图的水深注记精度定量评估方法，其特征在于：所述步骤m中，根据每个特殊水深点与其对应的最浅水深点在平面位置和垂直深度上的差异，计算待评估海图的水深注记精度，其计算方法如下：
设特殊水深点i与其对应最浅水深点的平面位置差异为δhi、垂直深度差异为δvi，特殊水深点共n个，则待评估海图水深注记的平面精度σh和垂直精度σv依次为：
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