三維數字海圖繪制技術研究

王玉鵬

摘要：隨著三維海底地形圖的廣泛應用，多波束條帶測深儀測量所獲得的龐大數據量，給生成數字海圖工作帶來一系列的困難，大量的空間數據使繪制速度緩慢，不能滿足數字海圖制圖應用對數據實時繪制的要求，因此，有關三維地形圖高效、快捷生成的研究受到廣泛關注。生成三維數字海圖的關鍵在于數據的預處理和如何呈現數字海圖，數據預處理方面重點闡述了坐標變換和數據擬合處理；生成數字海圖使用了LOD技術，實驗結果表明這2種方法結合能大大提高工作效率，降低了對計算機硬件的要求，并且能通過觀察者的不同觀察視角呈現出地形圖的不同細節。

關鍵詞：數字海圖：坐標轉換：LOD；小波增強

0引言

由于三維數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濟海域的劃界營建充分的依據：三維海底地形圖還可以開發配置地理信息系統中資源的三維定位、地理位置查找等功能，因此，有關三維地形圖高效、快捷生成的研究受到廣泛關注。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據，建立靈活強大的數據預處理架構，使地圖的繪制速度得到了全面優質提高。為了高效、快捷、精準地還原其地形圖，本文使用了數據擬合和LOD技術來實現數字海圖的繪制，以及圖像的后期處理等。

文中在數據預處理方面首先進行了坐標變換，把原始數據的GPS坐標變換為BJ-54坐標，再與地圖調用設計匹配，轉換為平面坐標。因為數據量的龐大，需要對原始數據引入擬合處理，即按照一定的條件把相鄰、相近的點擬合為一個數據值，再按照不規則三角網的方法繪制出等深線圖。之后在繪制數字海圖時使用了LOD技術，區別于其他的繪制方法，LOD技術是根據觀察者的不同需求，選擇性地繪制該物體的細節，縮短了繪制時間和繪制難度，最后對圖像展開小波變換、增強處理，使數字海圖更加形象、逼真地得到最佳效果呈現。

1數據預處理技術

1.1粗大誤差處理

對于粗大誤差數據，一般采用手動和自動兩種方式進行剔除處理。其中，手動剔除是憑借人的先驗知識來判斷出異常數據，并對其進行標注、剔除。自動剔除是利用計算機根據一定的評判準則來區分正常數據和異常數據，并繼而實現異常數據的標注和剔除。

1.2坐標轉換

由于多波束系統測得的是GPS坐標，但GPS采用的是WGS-84坐標系，而國內標準地圖坐標系一般為BJ-54坐標系，即需把條帶測深儀測得的數據規范給出設計轉換。GPS數據的轉換過程如圖1所示。