《主被動(dòng)融合淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明

2本標(biāo)準(zhǔn)由南京大學(xué)提出，由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口息數(shù)據(jù)，是港島建設(shè)、資源開發(fā)、航行安全、海洋用主被動(dòng)融合水下地形反演技術(shù)獲取近岸水深較淺并更新水下地形，填補(bǔ)數(shù)據(jù)空白，助力經(jīng)濟(jì)和國(guó)防越多光學(xué)遙感衛(wèi)星載荷在軌運(yùn)行，豐富的數(shù)據(jù)源為的數(shù)據(jù)契機(jī)。同時(shí)，主被動(dòng)融合水下地形提取技術(shù)能力。近五年，南京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)多次海上實(shí)驗(yàn)，鍵技術(shù)驗(yàn)證，提取了南沙海域70萬(wàn)平方公里20米以2023年7月，南京大學(xué)牽頭成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組。開始32023年8月，南京大學(xué)作為項(xiàng)目承擔(dān)單位，與項(xiàng)目參與修訂編制組編制組，初步擬定了標(biāo)準(zhǔn)編制的工作目2023年10月，完成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的起草。確定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容提取算法、精度評(píng)價(jià)和成果提交3大部分。數(shù)據(jù)處理、水深數(shù)據(jù)處理3個(gè)部分，水下地形提取算法計(jì)劃于11月份完成標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行意見征求、專家審在標(biāo)準(zhǔn)編寫過(guò)程中，參考了《GB/T14950-217501-2017海洋工程地形測(cè)量規(guī)范》《GB/標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)；參考了《GB/T15968-2008遙感影像平面圖制作規(guī)范》中的遙感影像處理方法；例尺地形圖分幅和編號(hào)》《GB/T18317-2001專題地圖信息分類與代碼》《G術(shù)語(yǔ)和定義、技術(shù)流程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、水下4標(biāo)準(zhǔn)草案完成后工作小組開展內(nèi)部審查和修改微弱條件下淺水水下地形高精度提取等難題，近五實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，完成了關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。團(tuán)隊(duì)提取了南沙海域下地形數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了部分關(guān)鍵島礁精細(xì)水下地形數(shù)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)主被動(dòng)融合淺水水下地形提取技術(shù)，位的意見，開展了大量試驗(yàn)，使標(biāo)準(zhǔn)的制定更加同時(shí)根據(jù)水下地形提取的要求對(duì)遙感影像的要求進(jìn)次海上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，給出了主被動(dòng)融合淺水水下地本標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)主被動(dòng)融合淺水水下地形提取技深數(shù)據(jù)處理、水下地形提取算法、提取精度驗(yàn)影像處理的方法和要求，保證經(jīng)過(guò)處理的影像出了三種主被動(dòng)融合水下地形提取方法，提供5規(guī)范中的術(shù)語(yǔ)及內(nèi)容與《GB/T14950-2009攝影測(cè)量與遙2008遙感影像平面圖制作規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T1.1-2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)流程基于南京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)多年地形提取作業(yè)。具體參數(shù)來(lái)源于項(xiàng)目研究成果以島礁遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等研究，突破了衛(wèi)星遙感水下光南海島礁遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。發(fā)表SCI論文10歷時(shí)150天，船行1萬(wàn)余公里，獲得第一手淺水包含水下三維地形測(cè)量、水質(zhì)與底質(zhì)測(cè)量、島點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中央部門重點(diǎn)項(xiàng)目任務(wù)等20余米以淺所有島礁水下地形數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了部分先。目前已經(jīng)完成包括礁盤三維地形、島礁6益和生態(tài)效益(一)主要試驗(yàn)分析本標(biāo)準(zhǔn)給出了多種水下地形提取方法，可以根據(jù)遙感影像和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)情況進(jìn)行選擇，包括比值法、多項(xiàng)式法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，標(biāo)準(zhǔn)給出了使用的波段要求和數(shù)學(xué)公式。精度評(píng)價(jià)參考了遙感影像制圖的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)指標(biāo)使用了均方根誤差和平均相對(duì)誤差。質(zhì)量檢查的色彩和像素要求來(lái)源于團(tuán)隊(duì)實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量檢查與驗(yàn)收應(yīng)符合《GB/T24356測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》和《GB/T18316數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》的相關(guān)要求。地圖注記、圖式及圖廓等具體要素應(yīng)符合《GB/T20257(所有部分)國(guó)家基本比例尺地圖圖式》中的相關(guān)要求。以南海地區(qū)安達(dá)礁為例，南京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在該海域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集了大量實(shí)際測(cè)深數(shù)據(jù)，使用比值法、多項(xiàng)式法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)哨兵二號(hào)衛(wèi)星影像對(duì)該海域進(jìn)行了水下地形提取作業(yè)。結(jié)果如圖1所示。其中，使用比值法的水下地形提取結(jié)果均方根誤差為1.58米，平均相對(duì)誤差為16%。使用多項(xiàng)式法的水下地形提取結(jié)果均方根誤差為1.16米，平均相對(duì)誤差為11%。使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的水下地形提取結(jié)果均方根誤差為1.12米，平均相對(duì)誤差為12%。(二)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果我國(guó)海域廣闊，海域面積約300萬(wàn)平方千米，大陸海岸線長(zhǎng)1.8萬(wàn)千米，島嶼海岸線長(zhǎng)1.4萬(wàn)千米。以我國(guó)實(shí)施的908海洋調(diào)查專項(xiàng)為例，該項(xiàng)目歷時(shí)8年、出動(dòng)測(cè)量船近100艘，測(cè)量面積不及我國(guó)管轄海域八分之一。我國(guó)近海20米以淺光學(xué)衛(wèi)星可測(cè)海域約為2萬(wàn)多平方公里，按傳統(tǒng)聲吶法淺水區(qū)平均測(cè)深價(jià)格4