滚动球变换的高保真TIN_DDM构建及多尺度表达
批准号:
42071439
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
董箭
依托单位:
学科分类:
测量与地图学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
董箭
中文摘要
针对当前不规则三角网数字水深模型(TIN_DDM)水深选取对真实海底地形表达的考虑不足,本项目将构建基于滚动球变换的高保真TIN_DDM建模及地形结构化框架精确提取技术,建立面向地形匹配的水深选取评价指标与模型,提出以地形结构化框架信息为核心支撑的层次递进式水深选取评价指标定量调控与严密转换理论及方法,设计海底地形复杂度与采样密度快速自适应匹配的高保真TIN_DDM多尺度表达方案。本项目的成功实施有望提出以“点—线—框架—面”为主线的精细化海底地形特征调控新模式,创新骨架地形定量调控、嵌套地形联合约束、细节地形辅助协调的层次递进式水深选取技术方法,使所构TIN_DDM能够满足非航海领域对于地形特征准确性、地形形态嵌套性及水深序列表达严密有序性的应用需求。
英文摘要
Currently, sounding selection of Triangulation Irregular Network Digital Depth Model (TIN_DDM) fails to take a full consideration about the real submarine terrain. To overcome this limitation, the project constructs a high fidelity TIN_DDM modeling technique and a precise terrain structural framework extraction method based on rolling ball transform, and builds assess indexes and models to evaluate the sounding selection for terrain matching. Taking terrain structural framework information as the core support, the project also proposes hierarchical progressive theories and methods which can be applied to quantitative regulation and rigorous conversion of sounding selection assess indexes. Meanwhile, high fidelity TIN_DDM multi-scale representation scheme is designed, under which the submarine terrain complexity can rapidly and self-adaptively match the sampling density. Achievements of this project are expected to put forward a new refined regulation model of submarine terrain features, which is set on the principle of “point-line-framework-surface”, and to innovate a new hierarchical progressive sounding selection method which is quantitatively controlled by skeleton terrain, jointly constrained by nested terrain and supported and coordinated by detail terrain. Finally, the constructed TIN_DDM is capable of satisfying the application requirements in non-navigation field for high accuracy of terrain feature, nesting of terrain morphology and rigorous and ordered expression of water depth sequence.
本项目以建立基于滚动球变换高保真TIN_DDM构建技术为核心目标,通过系统研究海底地形结构化框架提取、水深选取评价模型构建及多尺度表达优化方法,突破了非航海领域数字水深模型(TIN_DDM)构建与航海图等深线自动综合的关键技术瓶颈。研究周期为2021年1月至2024年12月,围绕滚动球变换的地形特征定量识别与空间尺度依赖特性,针对Delaunay三角网剖分准则在海底地形建模中无法自适应调整的局限,提出了基于滚动球路径改进模型的高保真TIN_DDM构建方法,解决了非航海领域底层数据模型的精确构建问题;通过厘清地形特征线等级与形态范围线层次的逻辑关系,提取等级层次阈值严密可控的地形结构化框架,构建了面向地形匹配的水深选取评价指标及评估模型,实现了局部地形复杂度与采样密度的自适应匹配;进一步以地形结构化框架为核心支撑,遵循“骨架地形定量调控—嵌套地形联合约束—细节地形辅助协调”的层次递进式控制思路,揭示了空间尺度与地形特征权重的关联机理,设计出海底地形复杂度与采样密度快速自适应匹配的高保真TIN_DDM多尺度表达方案,显著提升了非航海领域地形匹配的应用精度与效率。在航海图等深线自动综合研究中,项目提出基于尺度随变理论的等深线综合方法,通过精准度量航海图线要素复杂度、构建高精度航海图DDM及分界尺度随变模型,实现了顾及局部海底地形表达需求的等深线自动综合,解决了传统方法中人工干预依赖性强、鲁棒性不足的问题。具体研究内容包括:①滚动球变换的高保真TIN_DDM构建,通过临界滚动球半径试探迭代策略优化地形突变区域(如断裂点、断崖)的缓冲面构建精度,实验表明算法在复杂地形形态识别准确率大幅提升;②面向地形匹配的水深选取评价指标与模型,创新地形复杂度指数(TCI)量化方法,实现局部地形差异的精准区分与数据化简尺度的定量调控,典型海域实验中复杂度度量误差显著降低;③地形结构化框架层次递进式控制的高保真TIN_DDM多尺度表达,基于TCI重构的DDM精度、复杂地形重构效率明显提高;④航海图等深线自动综合理论与方法及其他方面研究。研究成果为海底地形分析、潜艇安全航行、海洋权益、海底工程规划及航海图自动化生产提供了理论与技术支撑等,相关算法已在水下潜航器导航、海洋划界、海洋维权、海底地形匹配、航海图编制等场景中验证应用,具备显著的国防与工程价值。
基于滚动球变换的航海TIN_DDM构建及多尺度表达
-
批准号:41601498
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:19.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:董箭
-
依托单位:
国内基金
海外基金