數(shù)字水深優(yōu)化建模及滾動球處理技術研究
定 價:85 元
- 作者: 董箭,彭認燦,張立華,賈帥東 等 著
- 出版時間:2020/6/1
- ISBN:9787503042799
- 出 版 社:測繪出版社
- 中圖法分類:P229
- 頁碼:205
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
數(shù)字水深模型構建技術直接決定了艦船航行的安全性與真實海底地形的表達程度,是近年來海洋測繪和航海領域研究的一個熱點問題。
《數(shù)字水深優(yōu)化建模及滾動球處理技術研究》在系統(tǒng)梳理數(shù)字水深模型構建關鍵技術的基礎上,創(chuàng)新性地將滾動球變換應用于數(shù)字水深模型的地形形態(tài)分析與控制中,對精確表達海底地形和保證艦船航行安全的數(shù)字水深模型構建方法進行了深入研究,形成了較為完善的數(shù)字水深模型構建理論與方法體系,為我國標準化、規(guī)范化海底地形建模提供了參考借鑒,為海洋國土權益維護、海洋資源開發(fā)、地學研究及海戰(zhàn)場環(huán)境建設、武器裝備使用等提供了相關理論與技術支持。
《數(shù)字水深優(yōu)化建模及滾動球處理技術研究》可供海洋測繪、地理信息系統(tǒng)、航海和海洋等專業(yè)的高等院校師生及相關領域的科技人員閱讀參考,也可作為海洋測繪專業(yè)研究生課程教材使用。
數(shù)字水深模型是反映水深變化的數(shù)字化模型,也是用深度表達海底基本地形特征的一種常用三維數(shù)字模型。作為海洋地理空間信息框架的基本內容和其他各種相關信息的載體,數(shù)字水深模型不但是保證艦船海上航行安全的主要信息源之一,也是進行海洋地學研究、海上工程建設和考古活動等的重要信息平臺。
為不同的應用提供必要的水深模型服務,一直是海道測量和海圖制圖人員科學研究與生產(chǎn)實踐的核心。進入21世紀后,海洋測繪的主要目的已經(jīng)由傳統(tǒng)的航道利用轉變?yōu)樗蚧A空間地理信息的獲取。且隨著海洋科學和海洋開發(fā)的迅速發(fā)展,以掌握各種海洋地理信息為目的的海底地形測量和系列配套的多樣化海洋測繪產(chǎn)品已明顯加快發(fā)展步伐,為我國海洋權益的維護和海洋自然資源的開發(fā)提供必需的基本資料,并將促進海洋資源的可持續(xù)利用和海洋事業(yè)的協(xié)調發(fā)展。作為一種全覆蓋式的測深技術,多波束測深技術的應用已經(jīng)為獲取全面翔實的海底地形信息做好了技術準備。如何有效地對測深數(shù)據(jù)進行處理和表示、滿足多樣化海洋測繪產(chǎn)品的需求,是本書重點內容。
近年來,由于滾動圓變換具有嚴密的要素幾何特征度量特性,已被廣泛應用于等深線等線要素的制圖綜合中。國際海道測量組織以正式頒布技術手冊的形式,明確了滾動圓變換在海岸線形狀化簡中的地位。在滾動圓變換的基礎上,相關學者在面向航海表面服務的數(shù)字水深模型構建方法的研究中,提出了滾動球變換的概念,并對其所具有的地形特征識別特性進行了定性分析。在美國新罕布什爾州大學召開的研討會則對利用滾動球變換實現(xiàn)航海表面到電子航海圖的轉換進行了明確規(guī)定。此外,滾動球變換所具有的在不增加額外水深數(shù)據(jù)質量描述信息的前提下挖掘深層次海底地形特征信息的優(yōu)勢,為面向航海服務與非航海服務(航海以外的其他服務)的不同類型的數(shù)字水深模型構建提供了新思路。為此,本書在系統(tǒng)梳理數(shù)字水深模型構建關鍵技術的基礎上,重點利用滾動球變換挖掘深層次地形特征信息在數(shù)字水深模型地形形態(tài)分析中的應用潛能,探索精確表達海底地形和保證艦船航行安全的數(shù)字水深模型構建方法。
本書包含了筆者及所在研究小組近年來在水深建模方面的主要研究成果,另外,兼顧本書知識的系統(tǒng)性,也引入了國內外同行的一些相關研究成果。本書針對當前水深建模的兩項典型應用需求——航海與非航海,較系統(tǒng)地研究了基于滾動球模型的數(shù)字水深模型構建理論與方法。全書共分為7章:第1章主要分析了海洋測深數(shù)據(jù)的處理、表達方法及意義,總結了數(shù)字水深模型的基本概念、類型特點、應用價值等;第2章分析了常用多波束測深數(shù)據(jù)濾波方法的基本特點及存在問題,探索了顧及自然鄰點影響域的多波束測深數(shù)據(jù)趨勢面濾波改進方法,并利用滾動圓變換對ping(脈沖)的幾何凹凸性進行定量識別和分析,探索了基于滾動圓變換的多波束測深數(shù)據(jù)濾波方法;第3章研究了規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型的插值問題,針對規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型插值在處理大數(shù)據(jù)量離散數(shù)據(jù)時存在的精度與效率這一矛盾問題,在插值中采用了局部動態(tài)最優(yōu)策略;第4章分析了三維距離變換對于數(shù)字水深模型在空間分析中的重要意義,構建了面向數(shù)字水深模型的滾動球模型,探索了數(shù)字水深模型緩沖體邊界高效生成方法;第5章研究了規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型的多尺度表達問題,通過正向和負向滾動球變換的不同組合分別實現(xiàn)了顧及“安全性”和“保真性”原則的規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型自動綜合;第6章進一步將滾動球加速優(yōu)化模型應用于不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型自動綜合中,探索了不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型地形形態(tài)分割方法、非航海不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型快速自動綜合方法、航海不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型自動綜合方法;第7章針對德洛奈三角網(wǎng)所構建的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型存在部分地形特征信息被不合理壓蓋的問題,探索了地形特征線信息與滾動球路徑的關聯(lián)關系,建立了基于滾動球路徑分析模型的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型局部優(yōu)化方法。
第1章 緒論
§1.1 數(shù)字海洋與海洋測深技術
§1.2 海洋測深數(shù)據(jù)的處理與表達
§1.3 數(shù)字水深模型
第2章 多波束測深數(shù)據(jù)濾波優(yōu)化方法
§2.1 多波束測深系統(tǒng)測深原理
§2.2 多波束測深數(shù)據(jù)濾波方法分類
§2.3 顧及自然鄰點影響域的多波束測深數(shù)據(jù)趨勢面濾波改進算法
§2.4 基于滾動圓變換的多波束測深數(shù)據(jù)濾波算法
第3章 基于局部動態(tài)最優(yōu)策略的規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型構建
§3.1 規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型內插數(shù)學模型
§3.2 基于局部動態(tài)最優(yōu)沃羅諾伊圖的自然鄰點內插法
§3.3 基于局部動態(tài)最優(yōu)德洛奈三角網(wǎng)的逐點內插算法
第4章 滾動球模型及數(shù)字水深模型緩沖體邊界生成
§4.1 距離變換
§4.2 基于滾動球模型的規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型緩沖體邊界生成算法
§4.3 基于滾動球加速優(yōu)化模型的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型緩沖體邊界生成算法
第5章 基于滾動球變換的規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型多尺度表達
§5.1 尺度的概念與理論
§5.2 單向滾動球變換在航海規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型多尺度表達中的應用
§5.3 雙向滾動球變換的非航海規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型多尺度表達中的應用
第6章 基于滾動球變換的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型自動綜合方法
§6.1 基于滾動球變換的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型地形形態(tài)分割算法
§6.2 滾動球加速優(yōu)化模型在非航海不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型自動綜合中的應用
§6.3 滾動球加速優(yōu)化模型在航海不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型自動綜合中的應用
第7章 兼顧航行安全性與航行資源表達的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型局部優(yōu)化方法
§7.1 德洛奈三角網(wǎng)基礎理論
§7.2 顧及地形特征線約束構建的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型改進分析
§7.3 基于滾動球路徑分析模型的德洛奈三角網(wǎng)局部優(yōu)化算法
參考文獻