顾及形态差异的TIN-DDM地形复杂度度量方法.pdf

第 卷第期测绘学报V o l ,N o 年月A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a p h i c aS i n i c aJ u n e,引文格式:季宏超,董箭,李树军,等顾及形态差异的T I N D DM地形复杂度度量方法J测绘学报,():D O I:/j A G C S J IH o n g c h a o,D ON GJ i a n,L IS h u j u n,e ta l T I N D DMt e r r a i nc o m p l e x i t ym e a s u r e m e n tm e t h o dc o n s i d e r i n gt o p o g r a p h i cf o r m sd i f f e r e n c e sJA c t a G e o d a e t i c ae t C a r t o g r a p h i c a S i n i c a,():D O I:/j A G C S 顾及形态差异的T I N D DM地形复杂度度量方法季宏超,董箭,李树军,张志强,唐露露海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系,辽宁 大连 ;海图信息中心,天津 TT II NN DD DD MMtt ee rr rr aa ii nncc oo mm pp ll ee xx ii tt yy mm ee aa ss uu rr ee mm ee nn ttmm ee tt hh oo ddcc oo nn ss ii dd ee rr ii nn ggtt oo pp oo gg rr aa pp hh ii ccff oo rr mm ssdd ii ff ff ee rr ee nn cc ee ssJJ IIHH oo nn gg cc hh aa oo,DD OO NN GGJJ ii aa nn,LL IISS hh uu jj uu nn,ZZ HH AA NN GGZZ hh ii qq ii aa nn gg,TT AA NN GGLL uu ll uu D e p a r t m e n to fM i l i t a r yO c e a n o g r a p h ya n dH y d r o g r a p h y&C a r t o g r a p h y,D a l i a nN a v a lA c a d e m y,D a l i a n ,C h i n a;C h a r t I n f o r m a t i o nC e n t e r,T i a n j i n ,C h i n aAA bb ss tt rr aa cc tt:T e r r a i nc o m p l e x i t yi sac o m p r e h e n s i v ep a r a m e t e r i nt h er e s e a r c hf i e l do fs e a b e dt o p o g r a p h i cf o r m s,a n d r e a s o n a b l ec o n s t r u c t i o no fT C I c a l c u l a t i o nm o d e l i so n eo f t h e i m p o r t a n t l i n k st om e a s u r et h ec h a n g e so fD D Ms u r f a c et o p o g r a p h y A tp r e s e n t,t h eT C Ic a l c u l a t i o nm o d e l se s t a b l i s h e db yt h eT I N D D Mt e r r a i nc o m p l e x i t ym e a s u r e m e n tm e t h o dc a n n o tw e l lr e f l e c tt h ed i f f e r e n c ei nt h et o p o g r a p h i c a lc h a n g ec h a r a c t e r i s t i c sb e t w e e nd i f f e r e n t t e r r a i nu n i t sw h e r et h e ya r e l o c a t e db yc o m p a r i n gt h eT C Iv a l u e so f t h es a m p l i n g p o i n t s,a n d a i m i n g a tt h i s p r o b l e m,t h i s p a p e rp r o p o s e s a T I N D D M t e r r a i n c o m p l e x i t ym e a s u r e m e n tm e t h o d f u l l y c o n s i d e r i n g t o p o g r a p h i c f o r m sd i f f e r e n c e s O n t h eb a s i s o f a n a l y z i n g t h ep r i n c i p l eo f r o l l i n gb a l lt r a n s f o r m a t i o n,t h i s m e t h o dc l a r i f i e st h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ed e p t hc h a n g eo ft h es a m p l i n gp o i n ta n di t sT C I i nt h ep r o c e s so fT I N D D Mr o l l i n gb a l l t r a n s f o r m a t i o n,a n a l y z e st h es e l e c t i o np r i n c i p l eo ft h eo p t i m a lr o l l i n gb a l lr a d i u s,c o n s t r u c t st h es a m p l i n gp o i n tT C Ic a l c u l a t i o n m o d e la n do p t i m i z e d i t F i n a l l y,a ne f f e c t i v em e a s u r eo f t h e t e r r a i nc o m p l e x i t yo f T I N D D Mi s r e a l i z e db ym e a n so f T C Ii n t e r p o l a t i o no fc o m p l e xf i e l d s T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h i sm e t h o dh a sag o o de f f e c to fm e a s u r i n gt e r r a i nc o m p l e x i t y,t h ec o n s t r u c t e dT C I c a l c u l a t i o nm o d e l c a nb e t t e r d i s t i n g u i s h t h ed i f f e r e n c eo fl o c a l t e r r a i n t o p o g r a p h ye x p r e s s e db ys a m p l i n gp o i n t s C o m p a r e dw i t ht h ec o m p a r i s o nm e t h o d,t h eD D Mr e c o n s t r u c t e db yT C I a c c o r d i n g t o t h em e t h o d i n t h i sp a p e r h a sh i g h e ra c c u r a c y KK ee yyww oo rr dd ss:t e r r a i nc o m p l e x i t y;T C Ic a l c u l a t i o nm o d e l;T I N D D M;r o l l i n gb a l lt r a n s f o r m a t i o n;c o m p l e xf i e l d;D D Mr e c o n s t r u c tFF oo uu nn dd aa tt ii oo nnss uu pp pp oo rr tt:T h e N a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c e F o u n d a t i o n o fC h i n a(N o s ;);R e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n t F o u n d a t i o no fD a l i a nN a v a lA c a d e m y(N o D J Y K Y K T )摘要:地形复杂度是海底地形形态研究领域的一个综合性参数,合理构建T C I计算模型是实现度量D D M表面地形形态变化的重要环节之一.目前T I N D D M地形复杂度度量方法所建立的T C I计算模型,均无法较好地以采样点T C I值比较的方式反映出其所在不同地形单元间形态变化特征的差异.针对此问题,本文提出了一种充分顾及形态差异的T I N D D M地形复杂度度量方法.该方法在分析滚动球变换原理的基础上,阐明了T I N D D M在滚动球变换过程中采样点的深度变化与其T C I的关联性,分析了最佳滚动球半径的选取原则,构建了采样点T C I计算模型并进行优化处理,最后通过T C I内插复杂场的方式实现了T I N D D M地形复杂度的有效度量.试验结果表明,本文方法具有良好的地形复杂度度量效果,所构建的T C I计算模型可较好区分采样点所表达局部地形形态的差异,且相对于对比方法,依据本文方法T C I重构的D D M具有更高的精度.关键词:地形复杂度;T C I计算模型;T I N D D M;滚动球变换;复杂场;D D M重构第期季宏超,等:顾及形态差异的T I N D D M地形复杂度度量方法中图分类号:P 文献标识码:A文章编号:()基金项目:国家自然科学 基金(;);海军 大连舰艇学 院科研发展 基金(D J Y K Y K T )作为反映水深变化及利用深度表达海底地形特征的一种三维数字模型,数字水深模型(d i g i t a ld e p t hm o d e l,D DM)在舰船海上航行、海洋科学研究、海洋经济建设和海洋军事活动等多领域发挥着重要作用 .随着海洋观探测技术的发展,水深数据的采集精度与密度均有较大提升,这为D DM构建及表达提供精度保证的同时,也为其在不同层次、领域的应用带来了尺度变换的需求及数据化简的障碍 .为解决上述问题,相关学者提出了基于D DM地形复杂度的尺度自适应变换概念 ,即在D DM构建及表达过程中,依据D DM地形复杂程度对D DM局部地形的数据化简尺度进行定量调控,以实现给定精度阈值条件下D DM中复杂地形的高保真重构与简单地形的大尺度化简.作为离散水深数据分析和D DM建模的关联纽带,地形复杂度的概念相对抽象和庞杂.尽管不同学者从各自学科背景给出了纷繁复杂的地形复杂度概念,且从局部地形形态变化程度的视角验证了地形