基于海底测深数据的大陆架自动提取方法及装置

本发明属于海洋地貌提取与识别领域，具体涉及一种基于海底测深数据的大陆架自动提取方法及装置。

背景技术：

1、大陆架是陆地延伸至海洋中的浅海区域，占海洋总面积的8％，平均宽度约为75公里。大陆架在海底地貌、海洋地质和生态系统方面具有重要意义。大陆架是海洋地质地貌研究的关键对象，它记录着地球历史上的地质过程和变化。同时，大陆架为海洋生物提供了栖息场所，为人类提供了丰富的渔业资源，对海洋生态系统产生了深远的影响。此外，大陆架是划定国家海洋权益和管辖权的基础。大陆架的界定对于国家在海洋资源开发、领海划定和海洋环境保护等方面具有重要意义。

2、大陆架的上边界是陆地的海岸线，大陆架的下边界可以被称为大陆架边缘或大陆坡边缘。大陆架边缘是指大陆架与深海盆地之间的过渡区域，其中水深迅速增加。具体来说，大陆架边缘通常位于水深约200米，具体深度根据地理位置和地质条件有所变化。大陆架提取主要是确定其下边界，在地质地貌领域，目前已有的大陆架提取方法主要依赖于人工勾画或以200米等深线作为依据。基于人工勾画的方法效率较低，且容易受到主观因素的影响。而以200米等深线作为划定标准没有充分考虑地形特征与局部海底地貌的实际情况，可能导致边界的不准确。因此，在顾及地形特征的基础上如何准确提取大陆架的范围成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种识别准确性更高的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法、装置及存储介质。

2、技术方案：本发明所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，包括如下步骤：

3、s1：基于海底测深数据计算各区域坡度；

4、s2：基于海底测深数据提取其中的陆地；

5、s3：基于各区域坡度，计算海洋内各位置到陆地的累积坡度成本；

6、s4：基于累积坡度成本，确定每块陆地的大陆架最佳分割阈值；

7、s5：对每块陆地按照最佳分割阈值提取大陆架，并合并所有陆地的大陆架；

8、s6：对合并后大陆架范围内部的空洞进行消除，并对大陆架边界进行平滑。

9、进一步的，步骤s1具体包括：

10、s1.1：根据海底测深数据计算各区域x方向的高程变化率和y方向的高程变化率；

11、s1.2：根据x方向的高程变化率和y方向的高程变化率按照下式计算各区域坡度：

12、

13、式中，p表示坡度，fx表示x方向的高程变化率，fy表示y方向的高程变化率。

14、进一步的，步骤s2中所述陆地具体为海底测深数据中大于等于0米的区域。

15、进一步的，步骤s3具体包括：

16、s3.1：将所述陆地设置为源位置；

17、s3.2：将各区域的坡度作为成本，形成成本栅格，其中，坡度为0的区域赋值为小于预设阈值的值；

18、s3.3：创建成本栅格路径网络，计算海洋范围内每个位置点到源位置的累积坡度成本值的最小值，作为累积坡度成本。

19、进一步的，步骤s4具体包括：

20、s4.1：将累积坡度成本叠加海底测深数据、坡度和地貌晕渲图，确定大陆架提取的坡度距离累积的分割阈值范围；

21、s4.2：在分割阈值范围内，设定若干相等间距的分割阈值，对于每个分割阈值，将累积坡度成本小于其的区域转作为大陆架，并计算大陆架面积；

22、s4.3：对每块陆地，将其在不同分割阈值下的大陆架面积进行连接，比较相邻阈值的面积变化值，选取面积变化值最大时对应的分割阈值作为当前陆地的最佳分割阈值。

23、进一步的，步骤s5具体包括：

24、s5.1：对每块陆地，将累积坡度成本小于最佳分割阈值的区域作为其大陆架；

25、s5.2：将所有陆地的大陆架合并。

26、优选的，消除空洞的方法为：将合并后大陆架范围的矢量面转为线要素，再将线要素转为面要素，并对面要素结果进行融合。

27、优选的，对大陆架边界进行平滑的方法为：指数核的多项式近似算法。

28、本发明所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取装置，包括处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行程序，所述处理器执行所述可执行程序时实现上述方法。

29、本发明所述的包含计算机可执行程序的存储介质，所述计算机可执行程序在由计算机处理器执行时用于执行上述方法。

30、有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明实现了基于海底测深数据的大陆架自动提取，有效降低了人工操作的工作量，提高了提取的准确性和效率。本发明在提取大陆架过程中根据大陆架的定义，结合地形特征和地貌变化，基于最佳分割阈值对坡度成本的距离累积结果进行分类，精确划定了大陆架的边界。相比传统方法，本发明提供了更精细化、准确的大陆架边界划定，使得提取结果更符合实际地理地貌情况，并能为海洋地质地貌研究、环境评估和资源利用等领域提供了重要的技术手段和支持。

技术特征：

1.一种基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于：步骤s1具体包括：

3.根据权利要求1所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于：步骤s2中所述陆地具体为海底测深数据中深度大于等于0米的区域。

4.根据权利要求1所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于：步骤s3具体包括：

5.根据权利要求1所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于：步骤s4具体包括：

6.根据权利要求1所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于：步骤s5具体包括：

7.根据权利要求1所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于：消除空洞的方法为：将合并后大陆架范围的矢量面转为线要素，再将线要素转为面要素，并对面要素结果进行融合。

8.根据权利要求1所述的基于海底测深数据的大陆架自动提取方法，其特征在于：对大陆架边界进行平滑的方法为：指数核的多项式近似算法。

9.一种基于海底测深数据的大陆架自动提取装置，其特征在于，包括处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行程序，其特征在于：所述处理器执行所述可执行程序时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。

10.一种包含计算机可执行程序的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行程序在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于海底测深数据的大陆架自动提取方法及装置，方法包括如下步骤：S1：基于海底测深数据计算各区域坡度；S2：基于海底测深数据提取其中的陆地；S3：基于各区域坡度，计算海洋内各位置到陆地的累积坡度成本；S4：基于累积坡度成本，确定每块陆地的大陆架最佳分割阈值；S5：对每块陆地按照最佳分割阈值提取大陆架，并合并所有陆地的大陆架；S6：对合并后大陆架范围内部的空洞进行消除，并对大陆架边界进行平滑。本发明准确性高，自动化程度高。

技术研发人员：于峰一泽,熊礼阳
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15