多波束水深资料网格化的实现方法及装置与流程

本发明涉及信息技术领域，尤其是涉及一种多波束水深资料网格化的实现方法及装置。

背景技术：

多波束测深是一种高效率、高精度、高分辨率的海底地形测量技术，与传统的单波束测深仪相比较，多波束测深仪具有测点多、全覆盖、精度高、能够准确全面地反映海底地形起伏变化情况的特点，但是，产生的数据量巨大，通常会形成几十GB的数据量，导致多波束系统本身无法显示全部的数据，尽管目前多波束系统均搭配有各自的后处理装置，但是这些后处理装置在使用习惯、菜单界面和成图标准上并不能符合标准制图要求。

目前，面对海量的多波束数据，现有的多波束的抽稀与网格化方法，通常采用设置动态数组、分块处理、排序、链表的抽稀方式，随着数据量的增加，对计算机的内存要求提高，抽稀时间是成级数增长，抽稀速度缓慢，不能满足快速网格化的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多波束水深资料网格化的实现方法及装置，以提高多波束水深资料的抽稀速度，能够实现多波束水深资料的快速网格化。

第一方面，本发明实施例提供了一种多波束水深资料网格化的实现方法，包括：

对所述水深资料进行标准化处理，生成标准格式数据，其中，所述标准格式数据为XYZ格式，包括经度、纬度、水深三列数据；

基于所述标准格式数据对所述水深资料进行方区划分，生成方区数据文件；

基于所述方区数据文件对所述水深资料进行方区抽稀，生成方区抽稀数据文件；

基于所述方区抽稀数据文件，对方区抽稀数据进行合并，生成抽稀文件；

对所述抽稀文件进行网格化，生成网格化数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该方法还包括以下步骤：

基于所述网格化数据，生成水深地形图。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述对所述水深资料进行标准化处理，生成标准格式数据，具体为：

根据已知的调查范围，对水深资料进行文件转换，剔除无效数据，生成标准格式数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述基于所述标准格式数据对所述水深资料进行方区划分，生成方区数据文件，具体为：

定制方区命名规则，按方区命名规则命名方区文件；

读取标准格式数据，自动划分方区；

将标准格式数据填充至各对应的方区中，生成多个方区数据文件。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述基于所述方区数据文件对所述水深资料进行方区抽稀，生成方区抽稀数据文件，具体为：

根据方区数据文件名称计算方区范围，基于起始经纬度与抽稀间隔，计算抽稀网格，新建抽稀数组，读取方区数据文件数据，进行抽稀数组的填充，生成方区抽稀数据文件。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述对所述抽稀文件进行网格化，生成网格化数据，具体为：

利用GMT软件，设定网格间距、搜索半径；

采用NEARNEIGHBOR方法对所述抽稀文件进行网格化，生成多分辨率网格化数据。

第二方面，本发明实施例还提供一种多波束水深资料网格化的实现装置，包括：

标准化处理模块，用于对所述水深资料进行标准化处理，生成标准格式数据，其中，所述标准格式数据为XYZ格式，包括经度、纬度、水深三列数据；

方区划分模块，用于基于所述标准格式数据对所述水深资料进行方区划分，生成方区数据文件；

方区抽稀模块，用于基于所述方区数据文件对所述水深资料进行方区抽稀，生成方区抽稀数据文件；

合并模块，用于基于所述方区抽稀数据文件，对方区抽稀数据进行合并，生成抽稀文件；

网格化模块，用于对所述抽稀文件进行网格化，生成网格化数据。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该装置还包括图形绘制模块，用于基于所述网格化数据，生成水深地形图。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述标准化处理模块模块具体用于：

根据已知的调查范围，对水深资料进行文件转换，剔除无效数据，生成标准格式数据。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述方区划分模块具体用于：

定制方区命名规则，按方区命名规则命名方区文件；

读取标准格式数据，自动划分方区；

将标准格式数据填充至各对应的方区中，生成多个方区数据文件。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的多波束水深资料网格化的实现方法中，首先对多波束水深资料进行标准化处理，生成包括经度、纬度、水深三列数据的XYZ格式的标准格式数据，然后基于标准格式数据对水深资料进行方区划分，生成方区数据文件；接着基于方区数据文件对水深资料进行方区抽稀，生成方区抽稀数据文件；随后基于方区抽稀数据文件，对方区抽稀数据进行合并，生成抽稀文件；最后对抽稀文件进行网格化，生成网格化数据。

本发明实施例提供的上述方法，以收集或上报汇交的海量多波束水深资料为对象，采用“标准化——方区划分——方区抽稀”的方式对海量多波束水深资料进行分割、抽稀、而后进行合并、网格化。该方法充分考虑到多波束水深资料的大数据量，能够快速地进行多波束数据的抽稀与网格化，具有较强的实用性。此外，本发明还具有以下优点：

1、计算量小，不依赖于计算机的物理内存

本发明采用方区划分的方式进行多波束水深资料数据的分块与抽稀，不需要将大批量的多波束水深数据读取到内存，对计算机的性能要求低，实用性强。

2、操作简便，易学易用

本发明从水深资料标准化处理→水深资料方区划分→水深资料方区抽稀→水深资料方区数据合并→水深抽稀资料网格化→水深网格化资料图形绘制，步骤清晰明了，操作简便，易学易用。

3、易于进行存储与管理

本发明各步骤的成果清晰，易于进行多波束水深成果数据的管理、存储与使用。

此外，采用本发明实施例提供的方法所所获得成果具有通用性，提高了多波束水深资料网格化的实现效率和水平，实现了从海量数据集文件输入到成果产品输出的计算机无缝处理功能，因此也节约了人力和物力成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的多波束水深资料网格化的实现方法的流程图；

图2为图1中的步骤S2的具体流程图；

图3为图1中的步骤S5的具体流程图；

图4为本发明实施例二提供的多波束水深资料网格化的实现装置的示意图。

图标：1-标准化处理模块；2-方区划分模块；3-方区抽稀模块；4-合并模块；5-网格化模块；6-图形绘制模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对目前多波束水深资料的方法不能满足快速网格化处理与制图的需求，以及抽稀速度慢的技术缺陷，本发明实施例提供的多波束水深资料网格化方法及装置，能够在不增加计算机内存的基础上提高抽稀速度，实现多波束水深资料的快速网格化，为海量多波束资料的处理、网格化及水深地形图的绘制提供技术支持。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供一种多波束水深资料网格化的实现方法，能够实现多波束水深资料快速网格化，包括以下步骤：

S1：对水深资料进行标准化处理，生成标准格式数据，其中，标准格式数据为XYZ格式，包括经度、纬度、水深三列数据；

具体的，根据已知的调查范围，对水深资料进行标准化处理，需要考虑多波束水深数据格式、空间大体范围、水深值大体范围，编制简单格式转换程序，对水深资料进行文件转换，需要说明的是，对每一个水深资料文件进行一次文件转换(一对一进行文件转换)，剔除水深资料的无效数据，包括多波束离散数据中的错误数据、超过空间范围的数据、超出水深值范围的数据，生成标准格式数据，标准格式数据为XYZ格式，包括经度、纬度、水深三列数据，为步骤S2快速方区划分提供标准统一的水深数据，无格式和空间范围上的错误。

S2：基于标准格式数据对水深资料进行方区划分，生成方区数据文件；

具体的，参照图2，包括以下步骤：

S21：定制方区命名规则，按方区命名规则命名方区文件；

方区的命名规则经过预先设定完成，具体的方区的命名规则为XXXMMYYNN.dat，其中XXX代表经度度，MM代表经度分，YY代表纬度度，NN代表纬度分，XXXMMYYNN的值代表方区的左下角坐标，一般划分的方区为10分间隔或者50分间隔。

S22：读取标准格式数据，自动划分方区；

具体的，读取标准格式数据，并根据读取获得的经纬度，计算经纬度度、分的大小，统一经纬度度、分的形式，自动进行方区划分，方区划分在程序处理上采取文件号索引的方法，能够同时打开多个文件进行写入，避免了因不停打开/关闭文件带来的效率低下的问题。

S23：将标准格式数据填充至各对应的方区中，生成多个方区数据文件。

将标准格式数据按照经度、纬度填充至各对应的方区文件中，生成多个方区数据文件，生成的方区数据文件为方区抽稀提供规则、无误的水深资料方区数据。

S3：基于方区数据文件对所述水深资料进行方区抽稀，生成方区抽稀数据文件；

根据方区数据文件名称计算方区范围，基于起始经纬度与抽稀间隔，计算抽稀网格，新建抽稀数组，读取方区数据文件数据，进行抽稀数组的填充，生成方区抽稀数据文件。

具体的，根据每个方区数据文件名称计算方区的范围，根据起始经纬度、结束经纬度与抽稀间隔(一般按10分间隔或50分间隔进行抽稀)，将抽稀间隔计算为经纬度，也就是说采用等经纬度的方式抽稀，而并非距离上的等间隔，进一步计算抽稀网格，新建抽稀数组，读取方区数据文件数据，进行抽稀数组的填充，进行抽稀，生成方区抽稀数据文件。按方区数据文件形成的抽稀数据(一般为10分或50分间隔)用于进行文件合并。

S4：基于方区抽稀数据文件，对方区抽稀数据进行合并，生成抽稀文件；

对形成的多个方区抽稀数据文件的所有方区抽稀数据进行合并，生成整体的抽稀文件(得到10分或50分间隔的整体的抽稀文件)，得到的抽稀文件用于进行数据网格化。

S5：对抽稀文件进行网格化，生成网格化数据。

具体的，参照图3，包括以下几个步骤：

S51：利用GMT软件，设定网格间距、搜索半径；

具体的，GMT软件是一款免费软件，可以自由下载使用，适用于大数据文件的网格化，利用GMT软件采用命令行的形式，根据用户需求，设定网格间距、搜索半径等。

S52：采用NEARNEIGHBOR方法对抽稀文件进行网格化，生成多分辨率网格化数据。

具体的，采用NEARNEIGHBOR方法对抽稀文件(10分或50分间隔)进行网格化，生成多分辨率网格化数据，生成的网格化数据进一步的可用于进行图形绘制。需要说明的是，NEARNEIGHBOR方法根据指定数据范围和网格间距，从而确定网格结点。此外，该命令还需要给出搜索半径，确定了网格结点和搜索半径，即可搜索出该结点附近分布的点值了，根据这些点值，利用距离做权重，计算出结点处的值，即为网格点的值了，该方法非常适合于处理数据较密的文件。

本发明实施例提供的多波束水深资料网格化的实现方法，采用“标准化——方区划分——方区抽稀”的方式对海量多波束水深资料进行分割、抽稀、而后进行合并、网格化。该方法充分考虑到多波束水深资料的大数据量，能够快速地进行多波束数据的抽稀与网格化，具有较强的实用性。此外，本发明还具有以下优点：

1、计算量小，不依赖于计算机的物理内存

本发明采用方区划分的方式进行多波束水深资料数据的分块与抽稀，不需要将大批量的多波束水深数据读取到内存，对计算机的性能要求低，实用性强。

2、操作简便，易学易用

本发明从水深资料标准化处理→水深资料方区划分→水深资料方区抽稀→水深资料方区数据合并→水深抽稀资料网格化→水深网格化资料图形绘制，步骤清晰明了，操作简便，易学易用。

3、易于进行存储与管理

本发明各步骤的成果清晰，易于进行多波束水深成果数据的管理、存储与使用。

此外，采用本发明实施例提供的方法所所获得成果具有通用性，提高了多波束水深资料网格化的实现效率和水平，实现了从海量数据集文件输入到成果产品输出的计算机无缝处理功能，因此也节约了人力和物力成本。

进一步的是，该方法还包括以下步骤：

S6：基于网格化数据，生成水深地形图。

具体的，采用Surfer、MAPGIS等常用软件对生成的GRD文件的网格化数据进行等值线绘制，形成水深地形图。

实施例二：

如图4所示，本发明实施例提供一种多波束水深资料网格化的实现装置，包括标准化处理模块1、方区划分模块2、方区抽稀模块3、合并模块4和网格化模块5。

标准化处理模块1用于对水深资料进行标准化处理，生成标准格式数据，其中，标准格式数据为XYZ格式，包括经度、纬度、水深三列数据，具体的，标准化处理模块1根据已知的调查范围，对水深资料进行文件转换，剔除无效数据，生成标准格式数据。

方区划分模块2用于基于标准化处理模块1生成的标准格式数据对水深资料进行方区划分，生成方区数据文件，具体的，包括以下几个方面：

定制方区命名规则，按方区命名规则命名方区文件；

读取标准格式数据，自动划分方区；

将标准格式数据填充至各对应的方区中，生成多个方区数据文件。

方区抽稀模块3用于基于方区划分模块2生成的方区数据文件对水深资料进行方区抽稀，生成方区抽稀数据文件，具体的方区抽稀模块3根据方区数据文件名称计算方区范围，基于起始经纬度与抽稀间隔，计算抽稀网格，新建抽稀数组，读取方区数据文件数据，进行抽稀数组的填充，生成方区抽稀数据文件。

合并模块4用于基于方区抽稀模块3生成的方区抽稀数据文件，对方区抽稀数据进行合并，生成抽稀文件；

网格化模块5用于对合并模块4生成的抽稀文件进行网格化，生成网格化数据，具体的包括以下几个方面：

利用GMT软件，设定网格间距、搜索半径；

采用NEARNEIGHBOR方法对所述抽稀文件(10分和50分间隔)进行网格化，生成多分辨率网格化数据。

进一步的是，该装置还包括图形绘制模块6，用于基于,网格化数据，生成水深地形图。具体的图形绘制模块6采用Surfer、MAPGIS等常用软件对生成的网格化数据(GRD文件)进行等值线绘制，形成水深地形图。

本发明提供的多波束水深资料网格化实现方法及装置，可用于处理数十GB甚至数百GB的多波束水深离散资料，能够快速地实现多波束水深资料的方区划分与抽稀，实现多波束水深从离散数据资料到图形的绘制，成果精细、可靠，能够为海量多波束资料的处理、网格化及水深地形图的绘制提供技术支持。

本发明实施例提供的多波束水深资料网格化的实现装置，与上述实施例提供的多波束水深资料网格化的实现方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。