專利名稱：基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地理信息系統(tǒng)空間領(lǐng)域，涉及海底地形的擬合或模擬，特別涉及一種基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字高程模型是描述地表起伏形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)模型，是由地面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的高程值構(gòu)成的矩陣，形成柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集。數(shù)字高程模型建立過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是格網(wǎng)點(diǎn)上高程的計(jì)算，在數(shù)學(xué)上屬于數(shù)值分析中的插值問題。任意一種插值方法都是基于原始地形起伏變化的連續(xù)性即鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相關(guān)性來(lái)求解待定點(diǎn)的高程。地形內(nèi)插方法還沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，從數(shù)據(jù)分布規(guī)律來(lái)講地形插值有基于規(guī)則分布的插值方法、基于不規(guī)則分布的插值方法；按插值點(diǎn)分布范圍，分為整體內(nèi)插、局 部?jī)?nèi)插和逐點(diǎn)內(nèi)插。整體內(nèi)插是在整個(gè)區(qū)域用一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表達(dá)地形曲面，要求采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于或等于多項(xiàng)式的待定系數(shù)，缺點(diǎn)是不易得到穩(wěn)定的數(shù)值解，且求解速度較慢。局部?jī)?nèi)插是將區(qū)域按一定方法進(jìn)行分塊，對(duì)每塊區(qū)域根據(jù)地形曲面特征單獨(dú)進(jìn)行曲面擬合，分塊插值簡(jiǎn)化了地形曲面的形態(tài)，使得每塊都可用不同曲面進(jìn)行表達(dá)，缺點(diǎn)是如何進(jìn)行分塊和不能保證各塊曲面之間的連續(xù)性。局部?jī)?nèi)插方法有最小二乘配置法、克里金法、樣條函數(shù)法、多層曲面疊加法,局部插值方法有線性插值和雙線性插值。逐點(diǎn)插值是以插值點(diǎn)為中心，確定一個(gè)鄰域范圍，用落在鄰域范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)計(jì)算內(nèi)插點(diǎn)的高程。逐點(diǎn)內(nèi)插與局部?jī)?nèi)插的區(qū)別是，局部?jī)?nèi)插的分塊范圍一經(jīng)確定，凡是落在該范圍內(nèi)的點(diǎn)都要進(jìn)行曲面擬合，而逐點(diǎn)內(nèi)插法鄰域的范圍大小、形狀、采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)都隨內(nèi)插點(diǎn)變動(dòng)，一套數(shù)據(jù)只能用來(lái)進(jìn)行一個(gè)內(nèi)插點(diǎn)的計(jì)算。逐點(diǎn)內(nèi)插法由于內(nèi)插效率較高而成為目前數(shù)字高程模型生產(chǎn)中常采用的方法。逐點(diǎn)插值包含了加權(quán)平均法、自然鄰點(diǎn)插值法等。加權(quán)平均法采用加權(quán)平均插值法思想，可以使用確切的或者圓滑的方式插值，它簡(jiǎn)單易行，可以為變量值變化很大的數(shù)據(jù)集提供一個(gè)合理的插值結(jié)果，不會(huì)產(chǎn)生無(wú)意義的插值結(jié)果° Braun 在 Nature 上發(fā)表的文章《A numerical method for solving partialdifferential equations on highly irregular evolving grids))和 Sukumer 發(fā)表的文章《Natural neighbour Galerkin methods))分別在1995年或者1998年利用自然領(lǐng)域插值法構(gòu)造形函數(shù)，提出了自然單元法，這是一種真正的無(wú)網(wǎng)格法，它采用了基于VOTonoi圖的Sibson或者Laplace插值方法全域構(gòu)造函數(shù)。自然單元法求解精度高、計(jì)算量小、可準(zhǔn)確施加邊界條件。Sibson函數(shù)需要構(gòu)造二階Voronoi圖，而Laplace插值利用Voronoi邊的距離構(gòu)造插值基函數(shù)，使得Laplace插值計(jì)算比Sibson插值要大為簡(jiǎn)化,在三維空間尤為突出。Sibson插值在凸區(qū)域的邊界是線性精確地，但是對(duì)凹區(qū)域的邊界，插值是不精確的。然而Laplace插值沒有這個(gè)限制，因此我們一般采用Laplace插值。根據(jù)海底地形的特點(diǎn)，整體內(nèi)海底地形分布聯(lián)系并不很大，但是在局部?jī)?nèi)，水下地形聯(lián)系緊密，單獨(dú)個(gè)體的水深點(diǎn)受到周圍鄰近水深點(diǎn)的影響比較大。樣條函數(shù)法適合非常光滑的表面，適合于根據(jù)很密的點(diǎn)內(nèi)插等值線，然而它難以對(duì)誤差進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算量也較大。Kriging法是一個(gè)誤差很小的插值方法，它考慮到了空間采樣點(diǎn)所提供的各種信息，然而它計(jì)算量很大，插值速度慢，實(shí)時(shí)性不好，所以我們選擇Laplace插值用于海底地形的插值。自然鄰點(diǎn)是在Voronoi圖中與這個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有公共邊的其他節(jié)點(diǎn)。使用Laplace插值，最關(guān)鍵的是求出自然鄰接點(diǎn)，然后計(jì)算出自然鄰點(diǎn)的形函數(shù)(即得到該點(diǎn)所占的權(quán)重)，最終求得插值點(diǎn)的高程值，在計(jì)算中，我們要求自然鄰點(diǎn)構(gòu)成環(huán)形，這樣才能計(jì)算出形函數(shù)。田峰敏的《基于先驗(yàn)地形數(shù)據(jù)處理的水下潛器地形輔助導(dǎo)航方法研究》論文(哈爾濱工程大學(xué)碩士論文2007年I月)中使用了海底地形采樣點(diǎn)的Laplace插值，具有插值域穩(wěn)定、形函數(shù)滿足kroneker條件、高平滑度、滿足分解及線性連續(xù)條件等優(yōu)點(diǎn)，但是它只在整個(gè)地形采樣點(diǎn)的中間部分進(jìn)行插值，沒有考慮到內(nèi)插點(diǎn)在邊界附近的插值。然而對(duì)離散點(diǎn)進(jìn)行Delaunay三角網(wǎng)剖分時(shí)候，位于凸殼上的點(diǎn)的自然鄰點(diǎn)是不能構(gòu)成環(huán)形的，這就是說(shuō)位于離散點(diǎn)邊界附近的插差點(diǎn)通過Delaunay三角網(wǎng)剖分得到的自然鄰點(diǎn)就不能構(gòu)成環(huán)形，這樣就會(huì)導(dǎo)致無(wú)法用Laplace插值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的Laplace插值在海底地形采樣點(diǎn)區(qū)域邊界處無(wú)法插值，導(dǎo)致插值后形成的地形的邊界處附近地形不光滑，影響了生成的地形的連續(xù)性、真實(shí)性。發(fā)明提出一種針對(duì)從電子海圖中得到海底地形采樣數(shù)據(jù)邊界處無(wú)法獲取連成環(huán)形自然鄰點(diǎn)，從而導(dǎo)致無(wú)法采用Laplace插值的特點(diǎn)，采用了先用四叉樹(quad-tree)對(duì)海底地形采樣區(qū)域進(jìn)行分塊索引，近似得到海底地形采樣點(diǎn)邊界點(diǎn)，從而選擇合適的插值方法。如果插值點(diǎn)位于海底地形采樣點(diǎn)區(qū)域邊界附近，我們采用加權(quán)平均法插值，如果插值點(diǎn)不位于邊界點(diǎn)附近，我們采用自然鄰點(diǎn)法插值。整個(gè)大區(qū)域地形采用速度較快，誤差較小的Laplace插值，而邊界處使用加權(quán)平均法去彌補(bǔ)其在海底地形邊界處無(wú)法插值的弊端，因此混合插值使得位于整個(gè)海底地形區(qū)域的插值點(diǎn)都找到合適的插值方法。采用混合插值的方式充分考慮到了實(shí)際插值中遇到的問題，充分考慮到了自然鄰點(diǎn)插值和加權(quán)平均法插值的優(yōu)勢(shì)，得到了一種快速性好，誤差較低的插值方法，應(yīng)用該插值方法生成的地形數(shù)據(jù)具有邊界處連續(xù)性好、真實(shí)自然的特點(diǎn)。本發(fā)明公開了一種基于地形采樣點(diǎn)所在位置的海底地形混合插值方法，主要包括了以下步驟步驟一從電子海圖中提取海底地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；步驟二 對(duì)海底地形采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行四叉樹空間索引；步驟三查找插值點(diǎn)所在四叉樹空間索引中位置；步驟四根據(jù)插值點(diǎn)所處的位置得到合適的插值方法；步驟五已經(jīng)進(jìn)行插值的次數(shù)和需要插值的總次數(shù)進(jìn)行比較。如果小于需要插值的總次數(shù)，則繼續(xù)插值過程，否則插值過程結(jié)束。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明采用四叉樹索引的方式，得到海底地形采樣點(diǎn)所在位置，近似得到位于海底地形采樣點(diǎn)邊界處的點(diǎn)，為我們選擇合適的插值提供了一種方法。(2)本發(fā)明根據(jù)海底地形采樣數(shù)據(jù)邊界附近插值點(diǎn)無(wú)法獲取連成環(huán)形自然鄰點(diǎn)的特點(diǎn)，采用了自然鄰點(diǎn)和加權(quán)平均法插值混合插值的方式。當(dāng)插值點(diǎn)位于海底地形采樣點(diǎn)邊界附近，我們采用加權(quán)平均法，如果插值點(diǎn)不位于邊界附近，我們采用自然鄰點(diǎn)法插值。這樣充分考慮到了插值方法的特點(diǎn)，有效減少了地形插值誤差。


圖I :本發(fā)明提出的基于海底地形采樣點(diǎn)位置的海底地形混合插值方法流程圖；圖2 :本發(fā)明提出的海底地形采樣點(diǎn)四叉樹索引后近似得到海底地形采樣區(qū)域邊界點(diǎn)方法示意圖；圖3 :本發(fā)明設(shè)計(jì)的插值點(diǎn)的快速定位方法示意圖。
具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提出一種基于海底地形采樣點(diǎn)位置的海底地形混合插值方法，如圖I所示流程，具體包括了以下幾個(gè)步驟步驟一從電子海圖中提取海底地形數(shù)據(jù)。從電子海圖中讀出海底地形數(shù)據(jù)的方法如下步驟I. I、讀取電子海圖頭文件，電子海圖頭文件包含了整個(gè)電子海圖的基本信息，包含了圖號(hào)、比例尺、投影方式、深度單位、索引區(qū)首地址、要素?cái)?shù)目、數(shù)據(jù)區(qū)首地址、數(shù)據(jù)區(qū)大小等基本信息。步驟I. 2、從電子海圖要素?cái)?shù)據(jù)層中讀出水深層信息，水深層信息以海底地形數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)，包含位置信息和高程信息。步驟I. 3、坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。從電子海圖中讀出的位置信息是相對(duì)于海圖左下角的建立的海圖坐標(biāo)(單位0.01毫米)，然后轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)(單位米)，將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度(單位弧度)。步驟I. 4、將步驟2讀出的水深層信息存儲(chǔ)在文本文件中，以便使用時(shí)讀取。步驟二 對(duì)海底地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行四叉樹空間索引。本發(fā)明中首先定義四叉樹節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下(I)、根節(jié)點(diǎn)(< n，MBR > )，其中，η為整個(gè)海底地形采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，MBR為整個(gè)海底地形區(qū)域的范圍，包括上下左右邊界范圍。(2)、孩子節(jié)點(diǎn)(< I^MBRi > )，其中，Iii為孩子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)的海底地形采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，MBRi為該孩子節(jié)點(diǎn)中地形采樣點(diǎn)的最小包圍矩形，其中，i = 1，2，3，4。(3)、中間節(jié)點(diǎn)(子樹個(gè)數(shù)不為O的節(jié)點(diǎn))(LEVEL, < S1, MBR1 >，< S2, MBR2 >，< S3, MBR3 >，< S4, MBR4 > )，其中，LEVEL為四叉樹節(jié)點(diǎn)層次值，< Si, MBRi > (i = 1，2，3，4)為索引項(xiàng)，Si為分別指向四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)的指針，MBRi為中間節(jié)點(diǎn)各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的最小包圍矩形。(4)、葉子節(jié)點(diǎn)(子樹個(gè)數(shù)為 O 的節(jié)點(diǎn))(LEVEL, COUNT < T1, MBR1 >，< T2, MBR2>，...< Tn, MBRn > )其中，LEVEL為四叉樹節(jié)點(diǎn)層次值，COUNT為葉子節(jié)點(diǎn)中海底地形采樣點(diǎn)的數(shù)目，η表示葉子節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。< Ti, MBRi >為地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，Ti為每個(gè)采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度信息和水深值信息，MBRi為該地形采樣點(diǎn)的最小包圍矩形，其中i = 1，2，... η。如圖2所示，建立四叉樹空間索引的方法如下
步驟2. I、確定插值區(qū)域的范圍，遍歷所有海底地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，依次比較它們的坐標(biāo)，得到地形采樣點(diǎn)的范圍，即Xmin, Xmax, ymin, ymax，設(shè)地形采樣點(diǎn)坐標(biāo)為(Xi, Yi, Zi)，i=I, 2, 3. . . η, η 為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù),那么 xmin=min (x” x2, x3,…，xn)，xmax=max (X1, x2, x3,…，xn)，ymin=min (yu y2, y3, ···，yn), ymax=max (y” y2, y3, ···，yn),建立根節(jié)點(diǎn),將插值區(qū)域內(nèi)所有地形采樣點(diǎn)移入根節(jié)點(diǎn)，若采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)η ( Np,則執(zhí)行步驟2. 6結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2. 2。步驟2. 2、若節(jié)點(diǎn)內(nèi)(若步驟2第一次執(zhí)行，此節(jié)點(diǎn)為步驟2. I中的根節(jié)點(diǎn))的海底地形采樣數(shù)據(jù)η > Np,將節(jié)點(diǎn)的最小外包矩形進(jìn)行4等分，生成4個(gè)子區(qū)，每個(gè)子區(qū)作為一個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)，共四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)SiQ = 1,2,3,4)；步驟2. 3、依次將步驟2. 2中被劃分的節(jié)點(diǎn)中的海底地形采樣點(diǎn)劃分的四個(gè)范圍分別移入它的四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)中，并計(jì)算落入各孩子節(jié)點(diǎn)Si內(nèi)的地形采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)Iii,并保存它的深度LEVEL，最后將父節(jié)點(diǎn)作為中間節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)；步驟2. 4、依次檢查四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)Si內(nèi)的地形采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)叫，若Iii > Np,則遞歸執(zhí)行步驟2. 2 步驟2. 3。步驟2. 5、若某個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)滿足Iii ( Np,將該孩子節(jié)點(diǎn)作為葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)。步驟2. 6、結(jié)束。Np表示葉子節(jié)點(diǎn)內(nèi)海底地形采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)的閾值。合理選擇閾值Np的值來(lái)平衡四叉樹的構(gòu)建時(shí)間和檢索時(shí)間，Np越大，四叉樹的深度越小，構(gòu)建的索引時(shí)間越短，但是節(jié)點(diǎn)內(nèi)搜索地形采樣點(diǎn)的速率降低；反之Np越小，四叉樹的深度越大，索引構(gòu)建時(shí)間加長(zhǎng)并增加存儲(chǔ)空間，但節(jié)點(diǎn)內(nèi)的搜索地形采樣點(diǎn)的搜索效率提高，一般下我們?nèi)〗?jīng)驗(yàn)值Np = 5。步驟三查找插值點(diǎn)所在四叉樹空間索引中位置。如圖3所示，查找插值點(diǎn)所在四叉樹空間索引中位置的方法，具體如下從四叉樹的根節(jié)點(diǎn)開始，孩子節(jié)點(diǎn)被分成NE、NW、SE、Sff四個(gè)節(jié)點(diǎn)，依次判斷插值點(diǎn)在哪個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)的MBRi內(nèi)，若該孩子節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)，則繼續(xù)判斷下去，一直找到葉子節(jié)點(diǎn)，即得到該插值點(diǎn)位于整個(gè)海底地形采樣區(qū)域中的位置。步驟四根據(jù)插值點(diǎn)所處的位置得到合適的插值方法。根據(jù)插值點(diǎn)所在葉子節(jié)點(diǎn)的MBRi,我們便得到該插值點(diǎn)在整個(gè)海底地形采樣區(qū)域的位置。如果插值點(diǎn)位于海底地形采樣區(qū)域的邊界附近，即所在的葉子節(jié)點(diǎn)的最小外包矩形和整個(gè)海底地形采樣區(qū)域邊界相交，我們采用加權(quán)平均法；如果插值點(diǎn)不位于邊界點(diǎn)附近，我們采用自然鄰點(diǎn)法插值。整個(gè)插值方法充分考慮到實(shí)際插值中遇到的問題，考慮到了自然鄰點(diǎn)插值和加權(quán)平均法各自的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了速度較快誤差較小的插值。將進(jìn)行插值的插值次數(shù)加I。步驟4. I加權(quán)平均法插值方法；加權(quán)平均法插值采用搜索圓來(lái)尋找附近的數(shù)據(jù)，從而求得插值點(diǎn)的高程值z(mì)。公式如下

權(quán)利要求
1.基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一從電子海圖中提取海底地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)； 步驟二 對(duì)海底地形采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行四叉樹空間索引； 步驟三查找插值點(diǎn)所在四叉樹空間索引中位置，具體為從四叉樹的根節(jié)點(diǎn)開始，孩子節(jié)點(diǎn)被分成NE、NW、SE、Sff四個(gè)節(jié)點(diǎn)，依次判斷插值點(diǎn)在哪個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)的MBRi內(nèi)，若該孩子節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)，則繼續(xù)判斷下去，一直找到葉子節(jié)點(diǎn)，即得到該插值點(diǎn)位于整個(gè)海底地形采樣區(qū)域中的位置； 步驟四根據(jù)插值點(diǎn)所處的位置得到合適的插值方法；如果插值點(diǎn)位于海底地形采樣區(qū)域的邊界附近，即所在的葉子節(jié)點(diǎn)的最小外包矩形和整個(gè)海底地形采樣區(qū)域邊界相交，則采用加權(quán)平均法；如果插值點(diǎn)不位于邊界點(diǎn)附近，則采用自然鄰點(diǎn)法插值； 步驟五已經(jīng)進(jìn)行插值的次數(shù)和需要插值的總次數(shù)進(jìn)行比較。如果小于需要插值的總次數(shù)，則繼續(xù)插值過程，否則插值過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法，其特征在于步驟一具體為 步驟I. I、讀取電子海圖頭文件； 步驟I. 2、從電子海圖要素?cái)?shù)據(jù)層中讀出水深層信息，水深層信息以海底地形數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)，包含位置信息和高程信息； 步驟I. 3、坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換從電子海圖中讀出的位置信息是相對(duì)于海圖左下角的建立的海圖坐標(biāo)，然后將海圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)，將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度； 步驟I. 4、將步驟I. 2讀出的水深層信息存儲(chǔ)在文本文件中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法，其特征在于步驟二具體為對(duì)海底地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行四叉樹空間索引。
步驟2. I、確定插值區(qū)域的范圍，遍歷所有海底地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，依次比較它們的坐標(biāo)，得到地形采樣點(diǎn)的范圍，即xmin，xmax, ymin, ymax，設(shè)地形采樣點(diǎn)坐標(biāo)為(Xi, Yi, Zi), i =I,2, 3. . . η, η 為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，那么 xmin=min (x” x2, x3,…，xn)，xmax=max (X1, x2, x3,…，xn)，ymin=min (yu y2, y3, ···，yn), ymax=max (y” y2, y3, ···，yn),建立根節(jié)點(diǎn),將插值區(qū)域內(nèi)所有地形采樣點(diǎn)移入根節(jié)點(diǎn)，若采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)η ( Np,則執(zhí)行步驟2. 6結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2. 2 ； 步驟2. 2、若節(jié)點(diǎn)內(nèi)的海底地形采樣數(shù)據(jù)η > Np,將節(jié)點(diǎn)的最小外包矩形進(jìn)行4等分，生成4個(gè)子區(qū)，每個(gè)子區(qū)作為一個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)，共四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)SiQ = 1,2, 3,4)； 步驟2. 3、依次將步驟2. 2中被劃分的節(jié)點(diǎn)中的海底地形采樣點(diǎn)劃分的四個(gè)范圍分別移入它的四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)中，并計(jì)算落入各孩子節(jié)點(diǎn)Si內(nèi)的地形采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)并保存它的深度LEVEL，最后將父節(jié)點(diǎn)作為中間節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)； 步驟2. 4、依次檢查四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)Si內(nèi)的地形采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)η”若Iii > Np,則遞歸執(zhí)行步驟2. 2 步驟2. 3 ； 步驟2. 5、若某個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)滿足Iii ( ΝΡ，將該孩子節(jié)點(diǎn)作為葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)； 步驟2. 6、結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法，其特征在于閾值Np的值取經(jīng)驗(yàn)值Np = 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法，其特征在于所述的四叉樹節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下 (1)、根節(jié)點(diǎn)(<n，MBR>)，其中，η為整個(gè)海底地形采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，MBR為整個(gè)海底地形區(qū)域的范圍，包括上下左右邊界范圍； (2)、孩子節(jié)點(diǎn)(<I^MBRi > )，其中，Iii為孩子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)的海底地形采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，MBRi為該孩子節(jié)點(diǎn)中地形采樣點(diǎn)的最小包圍矩形，其中，i = 1，2，3，4 ; (3)、中間節(jié)點(diǎn)(LEVEL, < S1, MBR1 >，< S2, MBR2 >，< S3, MBR3 >，< S4, MBR4 > )，其中，LEVEL 為四叉樹節(jié)點(diǎn)層次值，< Si, MBRi > (i = 1，2，3，4)為索引項(xiàng)，Si為分別指向四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)的指針，MBRi為中間節(jié)點(diǎn)各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的最小包圍矩形；(4)、葉子節(jié)點(diǎn)(LEVEL,COUNT < T1, MBR1 >，< T2, MBR2 >，· · · < Tn, MBRn > )其中，LEVEL為四叉樹節(jié)點(diǎn)層次值，COUNT為葉子節(jié)點(diǎn)中海底地形采樣點(diǎn)的數(shù)目，η表示葉子節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；< Ti, MBRi >為地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，Ti為每個(gè)采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度信息和水深值信息，MBRi為該地形采樣點(diǎn)的最小包圍矩形，其中i = 1，2，... η。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法，其特征在于所述的加權(quán)平均法插值采用搜索圓來(lái)尋找附近的數(shù)據(jù)，從而求得插值點(diǎn)的高程值ζ，公式如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于地形采樣點(diǎn)位置的海底地形數(shù)據(jù)建立方法，屬于地理信息系統(tǒng)空間領(lǐng)域。所述方法首先從電子海圖中提取海底地形采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)海底地形采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行四叉樹空間索引，查找插值點(diǎn)所在四叉樹空間索引中位置；根據(jù)插值點(diǎn)所處的位置得到合適的插值方法；最后對(duì)已經(jīng)進(jìn)行插值的次數(shù)和需要插值的總次數(shù)進(jìn)行比較，如果小于需要插值的總次數(shù)，則繼續(xù)插值過程，否則插值過程結(jié)束。本發(fā)明根據(jù)海底地形采樣數(shù)據(jù)邊界附近插值點(diǎn)無(wú)法獲取連成環(huán)形自然鄰點(diǎn)的特點(diǎn)，采用了自然鄰點(diǎn)和加權(quán)平均法插值混合插值的方式，充分考慮到了插值方法的特點(diǎn)，有效減少了地形插值誤差。
文檔編號(hào)G09B29/00GK102819568SQ20121024762
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者高峰, 王輝, 李剛, 沈志峰, 張振興, 劉廠 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)