三维数字海图绘制技术研究

王玉鹏

摘要：随着三维海底地形图的广泛应用，多波束条带测深仪测量所获得的庞大数据量，给生成数字海图工作带来一系列的困难，大量的空间数据使绘制速度缓慢，不能满足数字海图制图应用对数据实时绘制的要求，因此，有关三维地形图高效、快捷生成的研究受到广泛关注。生成三维数字海图的关键在于数据的预处理和如何呈现数字海图，数据预处理方面重点阐述了坐标变换和数据拟合处理；生成数字海图使用了LOD技术，实验结果表明这2种方法结合能大大提高工作效率，降低了对计算机硬件的要求，并且能通过观察者的不同观察视角呈现出地形图的不同细节。

关键词：数字海图：坐标转换：LOD；小波增强

0引言

由于三维数字海图具有鲜明的真实性，可以为海洋地理地貌的研究、海底的探测提供丰富的信息，为大陆棚边界划定和经济海域的划界营建充分的依据：三维海底地形图还可以开发配置地理信息系统中资源的三维定位、地理位置查找等功能，因此，有关三维地形图高效、快捷生成的研究受到广泛关注。2014年蔡苑彬曾提出矢量金字塔模型，该模型分块存储不同尺度下的矢量数据，建立灵活强大的数據预处理架构，使地图的绘制速度得到了全面优质提高。为了高效、快捷、精准地还原其地形图，本文使用了数据拟合和LOD技术来实现数字海图的绘制，以及图像的后期处理等。

文中在数据预处理方面首先进行了坐标变换，把原始数据的GPS坐标变换为BJ-54坐标，再与地图调用设计匹配，转换为平面坐标。因为数据量的庞大，需要对原始数据引入拟合处理，即按照一定的条件把相邻、相近的点拟合为一个数据值，再按照不规则三角网的方法绘制出等深线图。之后在绘制数字海图时使用了LOD技术，区别于其他的绘制方法，LOD技术是根据观察者的不同需求，选择性地绘制该物体的细节，缩短了绘制时间和绘制难度，最后对图像展开小波变换、增强处理，使数字海图更加形象、逼真地得到最佳效果呈现。

1数据预处理技术

1.1粗大误差处理

对于粗大误差数据，一般采用手动和自动两种方式进行剔除处理。其中，手动剔除是凭借人的先验知识来判断出异常数据，并对其进行标注、剔除。自动剔除是利用计算机根据一定的评判准则来区分正常数据和异常数据，并继而实现异常数据的标注和剔除。

1.2坐标转换

由于多波束系统测得的是GPS坐标，但GPS采用的是WGS-84坐标系，而国内标准地图坐标系一般为BJ-54坐标系，即需把条带测深仪测得的数据规范给出设计转换。GPS数据的转换过程如图1所示。