摘 要：在CAD 水深測量成果圖中，水深往往以分離的文本方式標注，其整數(shù)、小數(shù)、小數(shù)點、負號等各部分相互分離且形式多樣，這給水深信息提取工作帶來了很大的困難。本文基于空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘思想，建立空間布局拓撲表，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習和分類識別方法，智能識別和提取水深數(shù)據(jù)。此方法無需預先指定格式及其他參數(shù)，創(chuàng)新性實現(xiàn)了多種混合格式水深數(shù)據(jù)的自動化、智能化識別提取，且準確率高、速度快，在工程領(lǐng)域具有一定應用前景和推廣價值。

關(guān)鍵詞：水深數(shù)據(jù)識別；模式識別；BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；CAD 水深測圖；海圖水深

中圖分類號：P209; TP391.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1329（2024）02-0157-04

水下地形圖作為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，在水運和水利工程建設(shè)、海洋資源開發(fā)、海洋環(huán)境監(jiān)測與保護、軍事應用和科學研究等領(lǐng)域具有廣泛的應用價值。在工程領(lǐng)域，水深或水下地形圖等產(chǎn)品通常以CAD 電子格式提供。在開展水下地形沖淤演變、疏浚方量精確計算、海底三維地形構(gòu)建等工程應用時，往往需要先從CAD 水深圖中精確獲取水深點XYZ 數(shù)據(jù)。

不同地區(qū)、不同行業(yè)對于CAD 水深點的標注樣式及標注位置規(guī)定不一樣，如海圖注記法規(guī)定以分離式文本標注水深，點位位于整數(shù)米的中間位置；一般注記法規(guī)定以單一文本標識水深，點位位于小數(shù)點所在位置。另外，不同的CAD 水深圖小數(shù)點除了用文本（Text） 表達，還有點實體（Point）、圓（Circle）、帶厚度的短線（Line Polyline）等圖形表達方式；負號表達形式同樣多樣。再加上基于特殊應用需求而人為將部分水深點標注設(shè)置為不同大小字體、不同旋轉(zhuǎn)角度等因素，導致CAD 水深數(shù)據(jù)自動識別和提取較為困難。因而，如何高效準確識別提取CAD水深數(shù)據(jù)已成為涉水行業(yè)工程人員研究的熱點問題。麥苗等[1] 應用VBA 技術(shù)實現(xiàn)了水深數(shù)據(jù)的自動化提取，但其未考慮標準海圖分離式注記法CAD，并且需要預先對CAD 水深圖中一些易混淆物件進行處理。徐俊杰等[2] 借助ArCGIS 軟件對CAD 分離式標注水深提取做了嘗試，但其需要人工輔助判讀有效組合距離。崔永勝等[3] 利用VBA 技術(shù)編程，實現(xiàn)了單一格式分離式標注水深數(shù)據(jù)的自動化識別提取，提高了水深提取效率，但其需要預先確定整數(shù)和小數(shù)的字體大小。袁鵬等[4] 在總結(jié)前人的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，利用DCL 和AutoLISP 技術(shù)，對多元文本開展了自動化提取。王昊宇[5] 等則更多關(guān)注CAD 水深識別后水深點坐標位置的精確推算。隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論技術(shù)的發(fā)展，越來越多的學者開始使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對CAD 模型和文本進行分類和識別[6-8]。

基于上述問題，本文提出一種基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CAD 混合格式水深數(shù)據(jù)的智能識別提取方法，該方法基于空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘思想[9]，通過建立空間布局拓撲表，采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習和分類識別，無需預先指定CAD 水深圖格式及其他參數(shù)，實現(xiàn)了多種常見及混合格式水深的智能提取，自動化處理程度高。

1 CAD 水深標注布局拓撲分析

1.1 布局特征分析

國標中國海圖圖式[10] 規(guī)定，水深采用整數(shù)部分和小數(shù)部分分離的方式標注，不標識小數(shù)點，其中小數(shù)部分字高較整數(shù)部分要小，位置要低，如水深值為負，則在整數(shù)部分下添加下劃線。從布局角度分析，水深標注通常有四種基本格式：①整數(shù)和小數(shù)在同一文本；②整數(shù)和小數(shù)分離，中間用小數(shù)點分隔，整數(shù)小數(shù)大小等高，位置齊平；③海圖格式，整數(shù)的小數(shù)分離，一大一小、一高一低；④用屬性塊表示水深，塊內(nèi)可能包含上述① - ③各種情況（見表1）。