三維數(shù)字海圖繪制技術(shù)研究

王玉鵬

摘要：隨著三維海底地形圖的廣泛應(yīng)用，多波束條帶測深儀測量所獲得的龐大數(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)用對數(shù)據(jù)實時繪制的要求，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)，實驗結(jié)果表明這2種方法結(jié)合能大大提高工作效率，降低了對計算機(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性，可以為海洋地理地貌的研究、海底的探測提供豐富的信息，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)計匹配，轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。因為數(shù)據(jù)量的龐大，需要對原始數(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)，縮短了繪制時間和繪制難度，最后對圖像展開小波變換、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

對于粗大誤差數(shù)據(jù)，一般采用手動和自動兩種方式進(jìn)行剔除處理。其中，手動剔除是憑借人的先驗知識來判斷出異常數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行標(biāo)注、剔除。自動剔除是利用計算機(jī)根據(jù)一定的評判準(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，即需把條帶測深儀測得的數(shù)據(jù)規(guī)范給出設(shè)計轉(zhuǎn)換。GPS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程如圖1所示。