基于多波束测深数据的海底地形建模技术及精度评估研究

论文摘要

本文主要研究基于多波束测深数据建立海底DEM技术及其精度评估。建模方面,分别基于三角形的建模方法和和基于格网的建模方法构建了海底地形数字高程模型,并讨论了逐点插入法等内插算法的特点,提出了利用分治算法和B样条内插算法构建海底DEM的方法;精度评估方面,利用目前常用的四种建立DEM的算法(反距离加权法、克里金插值法、自然邻点法、线性三角形剖分法),对实测多波束数据进行不同分辨率的表面建模并比较了其可视化效果,进而在数据应用方面进行了算法的优选。讨论了李志林提出的一种数字高程理论精度模型。分别从建模耗用时间和DEM误差方面对比四种算法,绘制了“时间—DEM分辨率”、“误差—DEM分辨率”曲线;提出了利用这四种算法构建海底DEM的精度数学模型,通过该数学模型,对科学优化海道测量测线规划工作提出了有益的建议,对海洋测量工作具有一定指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 Google 海洋
• 1.2.2 NOAA 数字海底
• 1.2.3 台湾海军海底景观显示系统
• 1.2.4 中国数字海洋公众版
• 1.2.5 国内海洋环境技术研究
• 1.3 研究内容、关键技术和论文的组织
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 关键技术
• 1.3.3 论文组织
• 第二章 多波束测量原理与数据特点
• 2.1 多波束测量技术国内外发展现状
• 2.2 多波束勘测技术原理
• 2.2.1 多波束系统的测深方法
• 2.2.2 多波束系统的基本构成
• 2.2.3 多波束系统的基本特性
• 2.3 多波束测深数据特点
• 2.3.1 离散性
• 2.3.2 重叠性
• 2.3.3 密度大
• 2.3.4 海量数据
• 第三章 基于多波束数据的海底地形建模技术研究
• 3.1 基于多波束数据格网化处理
• 3.2 数字高程模型
• 3.2.1 数字地形的表达
• 3.2.2 数字地面模型
• 3.2.3 数字高程模型的概念
• 3.3 基于点的表面建模
• 3.4 基于三角形的表面建模
• 3.4.1 Delaunay 三角网
• 3.4.2 逐点插入法
• 3.4.3 分治算法
• 3.4.4 基于合成算法实现多波束数据的三角形剖分
• 3.5 基于格网方式生成DEM
• 3.5.1 格网的特点和适用性
• 3.5.2 格网的生成方法
• 3.5.3 内插方法的分类
• 3.5.4 双线性多项式内插
• 3.5.5 B 样条二元函数内插
• 3.5.6 移动拟合法
• 3.6 基于三角形和格网表面建模技术构建海底DEM 算法的选择
• 第四章 基于多波束数据的DEM 模型精度评估
• 4.1 多波束测深数据建模误差来源及其影响
• 4.2 DEM 数据不确定性与精度评估现状研究
• 4.3 DEM 精度的度量指标
• 4.4 试验用工具简介及试验流程
• 4.4.1 Surfer
• 4.4.2 MATLAB
• 4.4.3 试验流程
• 4.5 试验模型和数据的选择
• 4.5.1 试验用数学模型选择
• 4.5.2 试验数据源
• 4.6 一种基于理论分析的DEM 精度模型
• 4.7 可视化效果试验
• 4.7.1 D1 建模
• 4.7.2 D2 建模
• 4.8 DEM 误差评价分析试验
• 4.9 海道测量测线优化模型的提出
• 第五章：总结和展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 下一步的工作
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢