数字水深优化建模及滚动球处理技术研究_ 董箭，彭认灿，张立华，贾帅东等著_9787503042799

　　数字水深模型构建技术直接决定了舰船航行的安全性与真实海底地形的表达程度，是近年来海洋测绘和航海领域研究的一个热点问题。
　　《数字水深优化建模及滚动球处理技术研究》在系统梳理数字水深模型构建关键技术的基础上，创新性地将滚动球变换应用于数字水深模型的地形形态分析与控制中，对精确表达海底地形和保证舰船航行安全的数字水深模型构建方法进行了深入研究，形成了较为完善的数字水深模型构建理论与方法体系，为我国标准化、规范化海底地形建模提供了参考借鉴，为海洋国土权益维护、海洋资源开发、地学研究及海战场环境建设、武器装备使用等提供了相关理论与技术支持。
　　《数字水深优化建模及滚动球处理技术研究》可供海洋测绘、地理信息系统、航海和海洋等专业的高等院校师生及相关领域的科技人员阅读参考，也可作为海洋测绘专业研究生课程教材使用。

　　数字水深模型是反映水深变化的数字化模型，也是用深度表达海底基本地形特征的一种常用三维数字模型。作为海洋地理空间信息框架的基本内容和其他各种相关信息的载体，数字水深模型不但是保证舰船海上航行安全的主要信息源之一，也是进行海洋地学研究、海上工程建设和考古活动等的重要信息平台。
　　为不同的应用提供必要的水深模型服务，一直是海道测量和海图制图人员科学研究与生产实践的核心。进入21世纪后，海洋测绘的主要目的已经由传统的航道利用转变为水域基础空间地理信息的获取。且随着海洋科学和海洋开发的迅速发展，以掌握各种海洋地理信息为目的的海底地形测量和系列配套的多样化海洋测绘产品已明显加快发展步伐，为我国海洋权益的维护和海洋自然资源的开发提供必需的基本资料，并将促进海洋资源的可持续利用和海洋事业的协调发展。作为一种全覆盖式的测深技术，多波束测深技术的应用已经为获取全面翔实的海底地形信息做好了技术准备。如何有效地对测深数据进行处理和表示、满足多样化海洋测绘产品的需求，是本书重点内容。
　　近年来，由于滚动圆变换具有严密的要素几何特征度量特性，已被广泛应用于等深线等线要素的制图综合中。国际海道测量组织以正式颁布技术手册的形式，明确了滚动圆变换在海岸线形状化简中的地位。在滚动圆变换的基础上，相关学者在面向航海表面服务的数字水深模型构建方法的研究中，提出了滚动球变换的概念，并对其所具有的地形特征识别特性进行了定性分析。在美国新罕布什尔州大学召开的研讨会则对利用滚动球变换实现航海表面到电子航海图的转换进行了明确规定。此外，滚动球变换所具有的在不增加额外水深数据质量描述信息的前提下挖掘深层次海底地形特征信息的优势，为面向航海服务与非航海服务（航海以外的其他服务）的不同类型的数字水深模型构建提供了新思路。为此，本书在系统梳理数字水深模型构建关键技术的基础上，重点利用滚动球变换挖掘深层次地形特征信息在数字水深模型地形形态分析中的应用潜能，探索精确表达海底地形和保证舰船航行安全的数字水深模型构建方法。
　　本书包含了笔者及所在研究小组近年来在水深建模方面的主要研究成果，另外，兼顾本书知识的系统性，也引入了国内外同行的一些相关研究成果。本书针对当前水深建模的两项典型应用需求——航海与非航海，较系统地研究了基于滚动球模型的数字水深模型构建理论与方法。全书共分为7章：第1章主要分析了海洋测深数据的处理、表达方法及意义，总结了数字水深模型的基本概念、类型特点、应用价值等；第2章分析了常用多波束测深数据滤波方法的基本特点及存在问题，探索了顾及自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进方法，并利用滚动圆变换对ping（脉冲）的几何凹凸性进行定量识别和分析，探索了基于滚动圆变换的多波束测深数据滤波方法；第3章研究了规则格网数字水深模型的插值问题，针对规则格网数字水深模型插值在处理大数据量离散数据时存在的精度与效率这一矛盾问题，在插值中采用了局部动态最优策略；第4章分析了三维距离变换对于数字水深模型在空间分析中的重要意义，构建了面向数字水深模型的滚动球模型，探索了数字水深模型缓冲体边界高效生成方法；第5章研究了规则格网数字水深模型的多尺度表达问题，通过正向和负向滚动球变换的不同组合分别实现了顾及“安全性”和“保真性”原则的规则格网数字水深模型自动综合；第6章进一步将滚动球加速优化模型应用于不规则三角网数字水深模型自动综合中，探索了不规则三角网数字水深模型地形形态分割方法、非航海不规则三角网数字水深模型快速自动综合方法、航海不规则三角网数字水深模型自动综合方法；第7章针对德洛奈三角网所构建的不规则三角网数字水深模型存在部分地形特征信息被不合理压盖的问题，探索了地形特征线信息与滚动球路径的关联关系，建立了基于滚动球路径分析模型的不规则三角网数字水深模型局部优化方法。

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