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        三維數(shù)字海圖繪制技術(shù)研究

        2017-07-15 14:45:57王玉鵬

        王玉鵬

        摘要:隨著三維海底地形圖的廣泛應(yīng)用,多波束條帶測(cè)深儀測(cè)量所獲得的龐大數(shù)據(jù)量,給生成數(shù)字海圖工作帶來一系列的困難,大量的空間數(shù)據(jù)使繪制速度緩慢,不能滿足數(shù)字海圖制圖應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)繪制的要求,因此,有關(guān)三維地形圖高效、快捷生成的研究受到廣泛關(guān)注。生成三維數(shù)字海圖的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的預(yù)處理和如何呈現(xiàn)數(shù)字海圖,數(shù)據(jù)預(yù)處理方面重點(diǎn)闡述了坐標(biāo)變換和數(shù)據(jù)擬合處理;生成數(shù)字海圖使用了LOD技術(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這2種方法結(jié)合能大大提高工作效率,降低了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求,并且能通過觀察者的不同觀察視角呈現(xiàn)出地形圖的不同細(xì)節(jié)。

        關(guān)鍵詞:數(shù)字海圖:坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:LOD;小波增強(qiáng)

        0引言

        由于三維數(shù)字海圖具有鮮明的真實(shí)性,可以為海洋地理地貌的研究、海底的探測(cè)提供豐富的信息,為大陸棚邊界劃定和經(jīng)濟(jì)海域的劃界營建充分的依據(jù):三維海底地形圖還可以開發(fā)配置地理信息系統(tǒng)中資源的三維定位、地理位置查找等功能,因此,有關(guān)三維地形圖高效、快捷生成的研究受到廣泛關(guān)注。2014年蔡苑彬曾提出矢量金字塔模型,該模型分塊存儲(chǔ)不同尺度下的矢量數(shù)據(jù),建立靈活強(qiáng)大的數(shù)據(jù)預(yù)處理架構(gòu),使地圖的繪制速度得到了全面優(yōu)質(zhì)提高。為了高效、快捷、精準(zhǔn)地還原其地形圖,本文使用了數(shù)據(jù)擬合和LOD技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字海圖的繪制,以及圖像的后期處理等。

        文中在數(shù)據(jù)預(yù)處理方面首先進(jìn)行了坐標(biāo)變換,把原始數(shù)據(jù)的GPS坐標(biāo)變換為BJ-54坐標(biāo),再與地圖調(diào)用設(shè)計(jì)匹配,轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。因?yàn)閿?shù)據(jù)量的龐大,需要對(duì)原始數(shù)據(jù)引入擬合處理,即按照一定的條件把相鄰、相近的點(diǎn)擬合為一個(gè)數(shù)據(jù)值,再按照不規(guī)則三角網(wǎng)的方法繪制出等深線圖。之后在繪制數(shù)字海圖時(shí)使用了LOD技術(shù),區(qū)別于其他的繪制方法,LOD技術(shù)是根據(jù)觀察者的不同需求,選擇性地繪制該物體的細(xì)節(jié),縮短了繪制時(shí)間和繪制難度,最后對(duì)圖像展開小波變換、增強(qiáng)處理,使數(shù)字海圖更加形象、逼真地得到最佳效果呈現(xiàn)。

        1數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)

        1.1粗大誤差處理

        對(duì)于粗大誤差數(shù)據(jù),一般采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式進(jìn)行剔除處理。其中,手動(dòng)剔除是憑借人的先驗(yàn)知識(shí)來判斷出異常數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注、剔除。自動(dòng)剔除是利用計(jì)算機(jī)根據(jù)一定的評(píng)判準(zhǔn)則來區(qū)分正常數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù),并繼而實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的標(biāo)注和剔除。

        1.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

        由于多波束系統(tǒng)測(cè)得的是GPS坐標(biāo),但GPS采用的是WGS-84坐標(biāo)系,而國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)地圖坐標(biāo)系一般為BJ-54坐標(biāo)系,即需把條帶測(cè)深儀測(cè)得的數(shù)據(jù)規(guī)范給出設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換。GPS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程如圖1所示。

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