一种水深注记与等深线弯曲处的协调度计算方法

摘要

本发明公开了一种水深注记与等深线弯曲处的协调度计算方法，包括以下步骤：读入海图上某等深线上全部节点的平面位置，找到并标识该等深线上某弯曲处的弯曲极值点；读入用于与此弯曲处一块计算协调度的某个水深点的平面位置；判断该水深点的注记是否中断了等深线；计算该水深点与此弯曲极值点的距离；以标识的弯曲极值点为断点，将该等深线分为两部分，分别计算该水深点到等深线这两部分的最短距离；根据上述数值计算水深注记与等深线弯曲处的协调度，通过归一化处理，将协调度的数值变化范围控制在0～1之间，便于分析评估。与传统的经验分析方法相比，本方法可定量地计算出水深注记与等深线弯曲处的协调度。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋测绘领域，尤其涉及一种水深注记与等深线弯曲处的协调度计算方法。

背景技术

深注记和等深线，是海图上用来反映海底地形地貌的核心要素。水深注记和等深线是海图上非常重要的要素，其质量高低将直接影响到海底地形表达的准确性。

为了合理表达出海底地形的起伏变化，在水深选取时，除了要注意水深选取的基本原则以外，还要注意尽量选取能够反映等深线轮廓形状的水深，也就是说，在等深线走势发生明显变化的弯曲处附近，应尽量选取出相应的水深(如图1中所示的水深)，使得水深注记能够与等深线的走势变化相互协调一致，互为补充，不可出现彼此矛盾的现象。另外，选取的水深注记距离等深线也不宜太近，尽量避免过多地中断等深线(如图2中所示的水深)，以增强图幅的美观性。

但在长期的实践中，如何判断海图上的水深注记和等深线这两项核心要素是否真正做到了协调一致，仅能依靠制图作业员根据自身的制图经验，通过人工目视判读的方式进行一个定性的分析，尚未有文献资料公开能够定量评估水深注记和等深线协调性的质量评估指标和方法。

发明内容

为了克服传统经验分析方法存在的上述问题，本发明提供了一种海图水深注记与等深线的协调度计算方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种海图水深注记与等深线的协调度计算方法，包括以下步骤：

a、输入某等深线上全部节点的平面位置；

b、找到并标识出等深线上某弯曲处的弯曲极值点的平面位置；

c、输入用于与此弯曲处一块计算协调度的某水深点的平面位置；

d、判断该水深点的注记是否中断了等深线；

e、计算该水深点到弯曲极值点的平面距离；

f、以弯曲极值点为断点，将等深线分为两部分(第一部分为等深线从起点到弯曲极值点的部分，第二部分为等深线从弯曲极值点到终点的部分)，分别计算水深点到这两部分的最短距离；

g、计算水深点与等深线弯曲处的协调度。

在上述步骤f中所述：以弯曲极值点为断点，将等深线分为两部分，分别计算水深点到这两部分的最短距离的方法为：设水深点为v，等深线为l，弯曲极值点为q，等深线被划分为的两部分分别为l₁、l₂两条折线段，其中l₁是一条由等深线上的节点p₁、p₂、…、p_k、q依次相连而成的折线段。首先，计算水深点分别到各线段p₁p₂、p₂p₃、…、p_k-1p_k、p_kq的最短距离d(v,p₁p₂)、d(v,p₂p₃)、…、d(v,p_k-1p_k)、d(v,p_kq)。以计算水深点v到线段p₁p₂的最短距离d(v,p₁p₂)为例，首先求取点v到线段p₁p₂所在直线的垂足v′，然后判断垂足v′是否位于线段p₁p₂的两端点p₁、p₂之间，若是，则计算v到v′的距离，作为点v到线段p₁p₂的最短距离，即反之，则计算v分别到p₁、p₂的距离，取二者的最小值作为点v到线段p₁p₂的最短距离，即$>d(v,p_1{p}_2)=min(\sqrt{{(x_v-x_{p_1})}^2+{(y_v-y_{p_1})}^2},\sqrt{{(x_v-x_{p_2})}^2+{(y_v-y_{p_2})}^2});$>然后取d(v,p₁p₂)、d(v,p₂p₃)、…、d(v,p_k-1p_k)、d(v,p_kq)中的最小值，作为水深点v到l₁的最短距离d(v,l₁)。同理，计算水深点v到折线段l₂的最短距离d(v,l₂)。

在上述步骤g中所述协调度的计算公式为：

$>w(v,q)=\frac{1}{2}(\gamma +\frac{1}{1+{\left(d\right(v,q)-d_{best})}^2+{\left(d\right(v,l_1)-d(p,l_2\left)\right)}^2})\times 100\%$>

式中，w(v,q)表示协调度，γ根据步骤d确定数值，若水深注记中断等深线，则γ＝0，反之，则γ＝1，d(v,q)表示水深点到弯曲极值点的平面距离，根据步骤e确定数值，d(v,l₁)、d(v,l₂)表示水深点分别到等深线两部分的最短距离，根据步骤f确定数值，d_best表示等深线弯曲处的最协调距离。

有益效果：本发明所提出的一种海图水深注记与等深线的协调度计算方法克服传统的经验分析方法可能导致的不准确和作业效率低下等不足，使海图上的水深注记和等深线这两项核心要素真正做到了协调一致；且本方法可定量地计算出水深注记与等深线弯曲处的协调度。

附图说明

图1是本发明的背景技术中反映等深线轮廓形状的水深选取示意图；

图2是本发明的背景技术中水深注记中断等深线的示意图；

图3是本发明中计算水深注记与等深线的协调度的主流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明实施的实现过程是采用计算机实现海图水深注记与等深线的协调度计算。假设海图综合区域内有某条等深线l和该等深线上某弯曲处附近的水深点v，采用本发明方法计算水深点与等深线弯曲处的协调度，包括以下步骤(如图3所示)：

步骤a，读入等深线l上全部节点p₁、p₂、…、p_m的平面位置$>(x_{p_i},y_{p_i})(i=1,2,...,m);$>

步骤b，找到并标出等深线l上某弯曲处的弯曲极值点q，平面位置为(x_q,y_q)；

步骤c，读入用于与此弯曲处一块计算协调度的某水深点v的平面位置(x_v,y_v)；

步骤d，判断该水深点v的注记在图上是否中断等深线l，若中断，则记γ＝0，反之，则记γ＝1；

步骤e，计算水深点v到弯曲极值点q的距离

步骤f，以弯曲极值点q为断点，将等深线l划分为l₁、l₂两条折线段，分别计算水深点v到折线段l₁、l₂的最短距离d(v,l₁)、d(v,l₂)。这里，计算水深点v到折线段l₁(l₁是由点p₁、p₂、…、p_k、q依次相连而成的折线段)的最短距离的方法为：

①计算水深点v分别到各线段p₁p₂、p₂p₃、…、p_k-1p_k、p_kq的最短距离d(v,p₁p₂)、d(v,p₂p₃)、…、d(v,p_k-1p_k)、d(v,p_kq)。以计算水深点v到线段p₁p₂的最短距离d(v,p₁p₂)为例，首先求取v到线段p₁p₂所在直线的垂足v′，然后判断垂足v′是否位于线段p₁p₂的两端点p₁、p₂之间，若是，则计算水深点v到垂足v′的距离，作为水深点v到线段p₁p₂的最短距离，即反之，则计算水深点v分别到点p₁、p₂的距离，取二者的最小值作为水深点v到线段p₁p₂的最短距离，即$>d(v,p_1{p}_2)=min(\sqrt{{(x_v-x_{p_1})}^2+{(y_v-y_{p_1})}^2},\sqrt{{(x_v-x_{p_2})}^2+{(y_v-y_{p_2})}^2});$>②取d(v,p₁p₂)、d(v,p₂p₃)、…、d(v,p_k-1p_k)、d(v,p_kq)中的最小值，作为水深点v到l₁的最短距离d(v,l₁)。同理，计算水深点v到l₂的最短距离d(v,l₂)。

步骤g，将计算出的γ、d(v,q)、d(v,l₁)和d(v,l₂)数值代入协调度公式，计算水深点与等深线弯曲处的协调度w(v,q)。这里，协调度的计算方法为：

$>w(v,q)=\frac{1}{2}(\gamma +\frac{1}{1+{\left(d\right(v,q)-d_{best})}^2+{\left(d\right(v,l_1)-d(p,l_2\left)\right)}^2})\times 100\%$>

式中，d_best表示等深线弯曲处的最协调距离，一般设定一个经验值，如图上0.4cm。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。