基于多波束声纳海底测量数据构建三维地形矢量模型的方法

摘要

基于多波束声纳海底测量数据构建三维地形矢量模型的方法，它涉及一种用多波束声纳的测量数据进行三维矢量地形模型构建的方法。它解决了多波束测距传感器只能提供离散地形高程且仅能查询测量点地形参数的缺点。用于非结构化海底地形建模和矢量数据检索。该方法首先采集海底区域地形的采样点水平坐标及所对应的高程数据，根据多波束声纳地形测量数据的特征定义地形三角网模型的数据结构，最后根据多波束声纳地形测量的各点高程数据和Delaunay三角网的数据结构，建立Delaunay三角网失量模型。

主权项

基于多波束声纳海底测量数据构建三维地形矢量模型的方法，其特征在于它包括下述步骤：一、利用无人自主水下航行器采用多波束声纳，采集海底区域地形的采样点水平坐标及所对应的高程数据，作为多波束声纳地形测量数据点；二、构建Delaunay三角网；具体过程如下：对所有的多波束声纳地形测量数据点，按照水平地理坐标的横坐标X和纵坐标Y，进行排列；连接横坐标X值最小的两点p1和p2，并将此两点中纵坐标y值大的点指向纵坐标y值小的点的方向作为初始基线的方向；对前述的初始基线的两端点p1和p2，按照其地理坐标p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，确定初始基线p1p2的方程为：F(x，y)＝y‑(ax‑b)                            (7)式中a＝(y2‑y1)/(x2‑x1)，b＝(x1y2‑x2y1)/(x2‑x1)；将任意一个多波束声纳测量数据点pj中地形的地理坐标xj、yj带入初始基线p1p2的方程F(x，y)中，判断F(x，y)的正负，从而决定点pj是否被扩展；若F(x，y)＞0，pj点位于初始基线p1p2的正区，则pj点为待扩展的点；若F(x，y)＜0，则pj点位于初始基线p1p2的负区，则pj点不扩展；若F(x，y)＝0，则pj点位于初始基线p1p2上，则pj点不扩展；在所有待扩展的点中找到某一点p3，使点p3和点p2的连线p3p2与点p3和点p1的连线p3p1间张角最大，将该点p3作为第三点；连接点p2与点p3，并以p2p3作为基线并按照指向纵坐标y值小的方向确定基线的方向，利用上述基线正负区域判别方法查找第四点的待选集合，利用张角最大准则确定第四点；重复上述操作直到所有的多波束声纳地形测量数据点都被编入Delaunay三角网；三、根据多波束声纳地形测量数据的结构特征及Delaunay三角网算法数据结构的需求，建立Delaunay三角网的点数据结构、边数据结构和三角形面片数据结构。