一种多波束水深数据库建立方法与流程

本发明涉及海洋测绘的多波束水深数据管理技术，特别涉及一种多波束水深数据库建立方法。

背景技术：

长期以来，单波束水深测量在海洋测绘中一直占据主导地位。但是，传统的单波束水深测量已不能满足现有海洋经济、工业发展的需求。因此，国际海道组织(internationalhydrographicorganization，iho)在海洋测绘标准中规定高级别的水深测量必须使用多波束全覆盖测量技术。

多波束测深系统与单波束相比，具有面状测量、测深点多、覆盖面宽、效率高的特点。随着多波束在海洋测绘的应用越来越广泛，数据量也随之急剧增加，用数据库来管理、维护、查询、分析海洋水深测量数据越来越重要。

传统的多波束水深测量数据采用以工程技术应用为目标的图形和文档数据的文件管理的方法，这些数据量庞大且结构复杂,虽然目前可以基本满足航道演变研究与工程施工应用；但在数据管理、维护、查询、分析上存在严重不足。这使得多波束水深测量数据的应用价值大大降低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服目前传统多波束水深数据管理方式的不足，提供一种基于国际海道测量组织(internationalhydrographicorganization,iho)的《s-102水深表面产品规范》的多波束水深数据库建立方法。

本发明所采用的技术方案是：一种多波束水深数据库建立方法，以postgis作为多波束水深数据的服务端，qgis作为客户端平台，用户通过客户端及浏览器对多波束水深数据进行数据管理、维护、查询、分析；具体建立方法为：对入库的多波束水深数据进行分幅和切片处理，每幅图均包括1000*1000个的切片，每个切片均含有导航数据、水深数据、格网数据及回波强度数据；

导航数据用于记录测量船的航行轨迹数据，用于后续水深数据及格网数据的位置信息；

水深数据用于船舶航行、工程施工；

格网数据包括格网水深值、水深不确定度、跟踪列表和元数据；格网水深值为水深估计值；水深不确定度为水深不确定性值，用于表示格网水深值的精度；跟踪列表用于记录海洋测量工作修改的任何格网的原始水深和不确定度值；元数据用于记录多波束数据采集所采用测量设备的信息，记录发现元数据、结构元数据、质量元数据和采集元数据四种元数据；发现元数据用于识别和发现数据；结构元数据用于描述数据集合的结构；质量元数据用于描述数据质量信息；

回波强度数据用于对海底底质进行分类，标记不同的海底底质。

进一步的，按照国际海道测量组织的《s-44海道测量规范》对多波束水深数据进行分幅处理。

进一步的，所述的切片处理包括3种分辨率的切片方式：港口采用第一级的切片方式，0.02°×0.02°为一个切片；沿岸采用第二级的切片方式，0.1°×0.1°为一个切片；总的图幅采用第三级切片方式，1°×1°为一个切片；切片的北方向指向子午线方向。

本发明的有益效果是：采用本发明方法建立多波束水深数据库之后，可以轻松的管理、维护、查询、分析海洋水深测量数据；同时可以利用不同分辨率的网格化数据制作出满足不同用户需求的水深图；还可以将历史数据与新采集数据进行融合处理，制作大区域、大范围的水深图，为地质调查的其他项目开展提供基础数据。

附图说明

图1：本发明多波束水深数据库的数据结构图；

图2：本发明多波束水深数据库平台架构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

多波束水深测量的长期性和连续性，决定了水深测量数据量的不断增加。传统多波束水深数据存储方式不能满足现有的需求。而数据库的数据独立于应用程序而被集中管理，可实现数据共享，提高数据的利用效益，减少数据冗余；因此，为能充分利用多波束海量水深测量数据，并能顺利进行海图的生产，建立多波束测深数据库具有重要意义。

如附图1和图2所示，一种多波束水深数据库建立方法，以postgis作为多波束水深数据的服务端，qgis作为客户端平台，用户可以通过客户端及浏览器对多波束水深数据进行数据管理、维护、查询、分析。本发明多波束水深数据库主要包括导航数据、水深数据、格网数据、强度数据。具体建立方法如下：

首先，在多波束水深数据入库之后对多波束水深数据进行分幅和切片处理。按照国际海道测量组织(internationalhydrographicorganization,iho)的《s-44海道测量规范》进行分幅处理，然后在进行切片处理；有3种分辨率的切片方案：港口采用第一级的切片方式，0.02°×0.02°为一个切片；沿岸采用第二级的切片方式，0.1°×0.1°为一个切片；总的图幅采用第三级切片方式，1°×1°为一个切片；切片的北方向指向子午线方向；每幅图都包括1000*1000个的切片，每个切片含有导航数据、水深数据、格网数据及回波强度数据；每个格网数据又包括格网水深值及其水深不确定度、跟踪列表和元数据等数据。

切片处理是一种将较大区域数据分割成更易于管理的较小数据块的技术。本发明采用了切片技术将格网数据切割成一系列切片进行组织和管理。每个切片含有导航数据、水深数据、格网数据及强度数据。

(1)导航数据

导航数据记录的是测量船在外业测量时，gps记录的测量船的航行轨迹的数据，本发明需要记录该数据，用于后续水深数据及格网数据的位置信息。

(2)水深数据

水深数据即多波束外业采集时记录的原始数据经过声速改正、姿态改正、水位改正及滤波处理得到的海洋深度基准面以下的深度数据。该数据主要用于船舶航行、工程施工等。

(3)格网数据

格网数据包括格网水深值、水深不确定度、跟踪列表和元数据。

格网水深值和水深不确定度都是通过右手笛卡尔坐标系表达。格网水深值和水深不确定度是地理相关的，采用相同的坐标参考系，它们都包含起始于最西南角、按行存储的二维矩阵。格网水深值是一组有序的水深估计值，水深单位是m；水深值在垂直基准面以上为正、以下为负。水深不确定度是一组有序的水深不确定性值，用于表示格网水深值的精度；本发明的水深不确定度是由cube算法(combineduncertaintyandbathymetricestimator)计算的标准差。

跟踪列表为记录了海洋测量工作修改的任何格网的原始水深和不确定度值的简单列表，可以根据跟踪列表数据集和元数据中存储的相关信息，查找人工干预变化的相关记录。

元数据就是描述数据的数据，该数据库主要记录四种元数据：发现元数据、结构元数据、质量元数据和采集元数据。发现元数据用于识别和发现数据；结构元数据用来描述数据集合的结构；质量元数据描述了数据来源、数据处理等有关数据质量的信息。采集元数据主要记录多波束数据采集所采用测量设备的信息，例如声呐的型号、频率、厂商等信息。

(4)回波强度数据

多波束测深系统在获得测深数据的同时，可获得回波强度数据。回波强度处理之前，必须首先进行测深数据的处理，剔除异常点，然后经过地形校正、增益改正、角度改正等，最后经过mosica处理，形成海底底质纹理图像。不同海底底质对应的回波强度不同，一般来说，较硬的底质回波强度较强，较软的底质回波强度较弱。据此可以对海底底质进行分类，标记不同的海底底质，作为多波束数据挖掘分析的一种新型数据源。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。