基于滚动球变换的航海TIN_DDM构建及多尺度表达

基本信息
批准号:41601498
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.00
负责人:董箭
学科分类:
依托单位:中国人民解放军海军大连舰艇学院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:彭认灿,周唯,刘现鹏,褚永磊
关键词:
地形特征线网络模型地形描述不确定度数字水深模型滚动球变换不规则三角网
结项摘要

According to the requirements of navigation security and navigable resources expression for ship sailing, by applying the deep-level terrain feature information in discrete bathymetric data to Digital Depth Model (DDM) modeling and multi-scale representation, new theories and methods are proposed to overcome the technical bottleneck in quantitative regulation of navigation application indexes, which improves DDM to have high navigation security and navigable resources expression. In the project, the potential of rolling ball transform in terrain morphological analysis and control for Triangulated Irregular Network DDM (TIN_DDM) has been investigated. First, by means of double direction rolling ball transform’s characteristic of identifying and analyzing terrain feature quantitatively, terrain feature line network model rigorously controlled by level threshold has been constructed, terrain description uncertainty propagation model based on terrain feature line network information is established to regulate depth guarantee rate and depth expressivity quantitatively, which innovatively improves the rigorous conversion mechanism of navigation application indexes. Afterwards, by using of positive direction rolling ball transform’s characteristic of spatial scale dependence, a quantitative model in regulating rolling ball radius and generalization scale constrained by depth guarantee rate index is established, focusing on self-adapting multi-scale representation methods of TIN_DDM with navigation security and navigable resources expression taken into account. The achievements of the project are possible to inaugurate new ideas and propose new technical methods for DDM modeling and multi-scale representation, which makes the DDM satisfy the requirements of high navigation security and navigable resources expression for ship sailing.

针对当前数字水深模型(DDM)在航海应用指标定量调控方面出现的技术瓶颈,提出利用离散水深数据中蕴含的深层次地形特征信息,构建高安全性、高航行资源表达程度的DDM及其多尺度表达的理论与方法。本项目研究将深入挖掘滚动球变换在不规则三角网DDM(TIN_DDM)地形形态分析与控制中的潜能,首先通过TIN_DDM的双向滚动球变换构建层次阈值严密可控的地形特征线网络模型,建立基于地形特征线网络信息的地形描述不确定度传递模型,创新深度保证率和深度表达度的严密转换机制;然后利用TIN_DDM的正向滚动球变换构建深度保证率指标约束的滚动球半径与综合尺度的定量调控模型,研究兼顾安全性与航行资源表达的航海TIN_DDM自适应多尺度表达方法。本项目的成功实施可望为DDM构建及多尺度表达开辟新的研究思路和提出新的技术方法,使所构DDM能够满足高安全性、高航行资源表达程度的舰船航行需求。

项目摘要

项目主要针对当前数字水深模型(DDM)在航海应用指标定量调控方面出现的技术瓶颈,利用滚动球变换构建面向不规则三角网DDM(TIN_DDM)的地形特征线网络模型,提出以地形特征线网络信息为核心支撑的海底地形定量调控的理论与方法,主要完成了如下工作:.(1)构建了自然邻点影响域内特定局部坐标系下的统一曲面拟合函数,设计了面向突变地形边界点的判断准则,提出了一种顾及海底地形复杂度的传递式迭代趋势面滤波算法;建立了滚动球半径关联的滚动球整体精度控制模型,设计了TIN_DDM缓冲面构建关键采样点判定准则,提出了一种滚动球加速优化模型的TIN_DDM缓冲面快速构建算法。.(2)设计了基于参考格网的TIN_DDM剖分单元及其邻近地形特征关系判定准则,构建了基于双向滚动球变换的TIN_DDM地形特征线提取及网络模型,提出了一种面向离散点云的地形特征线精确提取算法;设计了TIN_DDM采样点地形类型判定准则,建立了滚动球接触点与滚动球半径的数值关联模型,提出了一种基于滚动球变换的TIN_DDM地形形态划分及连续尺度表达算法;建立了顾及航海应用指标的滚动球路径模型,提出了兼顾航行安全性与航行资源表达的Delaunay三角网局部优化算法。.(3)分析了TIN_DDM采样点地形类型与临界滚动球半径的相关性,提出了一种顾及地形形态连续尺度表达的航海TIN_DDM快速自动综合算法;探索了航海DDM与非航海DDM之间的转换机理,提出了顾及“保真性”原则的双向滚动球变换DDM多尺度表达算法;建立了基于线面组合及TIN_DDM的高精度水下地形匹配定位模型,提出了顾及具体匹配算法特点的地形可导航性评价方法;建立了等深线化简的质量定量评估指标与模型,提出了顾及航海应用指标的等深线、岸线和岛屿的自动综合算法。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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