(10)申請(qǐng)公布號(hào)CN120212959A(21)申請(qǐng)?zhí)?02510695491.4(22)申請(qǐng)日2025.05.28(71)申請(qǐng)人中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心地址100190北京市海淀區(qū)中關(guān)村南二條1號(hào)(72)發(fā)明人劉乾坤許可張?jiān)迫A(74)專利代理機(jī)構(gòu)北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11472GO1C25/00(2006.01)(54)發(fā)明名稱一種基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法(57)摘要本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：船測(cè)水深精度驗(yàn)證模塊，用于對(duì)船測(cè)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行精化處理，計(jì)算待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與船測(cè)水深數(shù)據(jù)的均方根誤差，得到海底地形反演產(chǎn)品的精度指標(biāo)；地形結(jié)構(gòu)相似性匹配模塊，用于比較待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與權(quán)威地形模型的結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)，得到海底地形反演產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相似性指標(biāo)；地質(zhì)邊界吻合度比對(duì)模塊：用于將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)空間對(duì)齊，計(jì)算預(yù)測(cè)斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到待評(píng)價(jià)海底地形的地質(zhì)邊界吻合2船測(cè)水深精度驗(yàn)證模塊，用于對(duì)船測(cè)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行精化處理，計(jì)算待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)地形結(jié)構(gòu)相似性匹配模塊，用于根據(jù)待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品匹地質(zhì)邊界吻合度比對(duì)模塊：用于將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)空間對(duì)齊，計(jì)算預(yù)測(cè)斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到待評(píng)價(jià)海底地形步驟B1:根據(jù)待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品的經(jīng)緯度匹配全球權(quán)威地形模型至相同空間范圍和步驟C1:將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)統(tǒng)一坐標(biāo)系、重步驟C2:計(jì)算海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到36.一種基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，基于權(quán)利要求1-5任一所述系統(tǒng)實(shí)步驟1:根據(jù)測(cè)線時(shí)間、經(jīng)緯度信息和水深有效值范圍對(duì)船測(cè)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)波誤差改步驟2:結(jié)合海陸掩膜信息，計(jì)算待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與船測(cè)水深數(shù)據(jù)的均方根誤差，步驟3:根據(jù)待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品的經(jīng)緯度匹配全球權(quán)威地形模型至相同空間范圍和步驟4:以權(quán)威地形模型為參考，比較反演地形與參考步驟5:將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)統(tǒng)一坐標(biāo)系、重采步驟6:計(jì)算海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到待4一種基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001]本申請(qǐng)屬于海洋遙感測(cè)繪領(lǐng)域，具體涉及一種基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法。背景技術(shù)[0002]海底地形是海洋地理信息的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，海洋資源勘探、海底管道鋪設(shè)、航行安全等都需要高質(zhì)量的地形數(shù)據(jù)，否則可能導(dǎo)致錯(cuò)誤決策，比如資源定位不準(zhǔn)、工程事故或者航行危險(xiǎn)。另外，海底地形數(shù)據(jù)在氣候變化研究、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警(如海嘯)中的作用也很重要，數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響這些模型的準(zhǔn)確性。據(jù)聯(lián)合國(guó)海洋科學(xué)十年計(jì)劃(2021-2030)統(tǒng)計(jì)，全球約40%的海洋測(cè)繪數(shù)據(jù)因質(zhì)量問(wèn)題未被有效利用，凸顯質(zhì)量評(píng)價(jià)的迫切性。[0003]目前，海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法主要依賴船載測(cè)深數(shù)據(jù)對(duì)局部區(qū)域抽檢，缺乏全域系統(tǒng)性評(píng)價(jià)，并且聚焦絕對(duì)精度(如RMSE)或分辨率(如網(wǎng)格尺寸),這導(dǎo)致當(dāng)前海底地形模型產(chǎn)品僅僅關(guān)注精度或分辨率指標(biāo)的數(shù)值提升，在地形結(jié)構(gòu)、地質(zhì)邊界等地貌特征細(xì)節(jié)上表現(xiàn)不佳。隨著海底地形探測(cè)技術(shù)(如多波束測(cè)深、高分辨率衛(wèi)星測(cè)高重力預(yù)測(cè))不斷發(fā)展，海底地形模型產(chǎn)品的質(zhì)量逐步提升，為了全面衡量海底地形產(chǎn)品的質(zhì)量，需要更為系統(tǒng)的多維度指標(biāo)海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。然而，現(xiàn)有海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法常采用的單一精度指標(biāo)，沒(méi)有考慮如地形結(jié)構(gòu)相似性、地質(zhì)邊界吻合度等細(xì)節(jié)特征指標(biāo)，尚未建立基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。發(fā)明內(nèi)容[0004]本申請(qǐng)的目的在于克服現(xiàn)有海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)僅采用單一精度指標(biāo)的不足，建立包括地形結(jié)構(gòu)相似性、地質(zhì)邊界吻合度的多維度指標(biāo)海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系[0006]船測(cè)水深精度驗(yàn)證模塊，用于對(duì)船測(cè)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行精化處理，計(jì)算待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與船測(cè)水深數(shù)據(jù)的均方根誤差，得到海底地形反演產(chǎn)品的精度指標(biāo)；[0007]地形結(jié)構(gòu)相似性匹配模塊，用于根據(jù)待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品匹配全球權(quán)威地形模型確定比較區(qū)域范圍，比較待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與權(quán)威地形模型的結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)，得到海底地形反演產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相似性指標(biāo)；[0008]地質(zhì)邊界吻合度比對(duì)模塊：用于將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)空間對(duì)齊，計(jì)算預(yù)測(cè)斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到待評(píng)價(jià)海底地形的地質(zhì)邊界吻合度指標(biāo)。[0009]作為上述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述船測(cè)水深精度驗(yàn)證模塊的處理過(guò)程包括：[0010]步驟A1:根據(jù)測(cè)線時(shí)間、經(jīng)緯度信息、水深有效值范圍對(duì)船測(cè)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)波誤差改正和基準(zhǔn)統(tǒng)一以抑制噪聲，得到精化處理的船測(cè)水深數(shù)據(jù)；[0011]步驟A2:結(jié)合海陸掩膜信息，計(jì)算待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與船測(cè)水深數(shù)據(jù)的均方根5[0015]步驟B1:根據(jù)待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品的經(jīng)緯度匹配全球權(quán)威地形模型至相同空間范[0023]步驟C1:將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)統(tǒng)一坐標(biāo)[0024]步驟C2:計(jì)算海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,[0031]本申請(qǐng)還提供一種基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，基于上述系統(tǒng)實(shí)[0034]步驟3:根據(jù)待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品的經(jīng)緯度匹配全球權(quán)威地形模型至相同空間范6[0035]步驟4:以權(quán)威地形模型為參考，比較反演地形與參考地形的結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)，得到海底地形反演產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相似性指標(biāo)；[0036]步驟5:將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)統(tǒng)一坐標(biāo)系、重采樣與裁剪，實(shí)現(xiàn)在空間參考、分辨率和范圍上一致；[0037]步驟6:計(jì)算海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到待評(píng)價(jià)海底地形的地質(zhì)邊界吻合度指標(biāo)。[0039]1、本申請(qǐng)?zhí)岢龅幕诙嗑S度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，嵌入地形結(jié)構(gòu)相似性匹配模塊和地質(zhì)邊界吻合度比對(duì)模塊，構(gòu)建定量化、可擴(kuò)展的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。[0040]2、本申請(qǐng)?zhí)岢龅幕诙嗑S度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，在傳統(tǒng)精度評(píng)價(jià)同時(shí)引入地形結(jié)構(gòu)相似性、地質(zhì)邊界吻合度等地形細(xì)節(jié)特征指標(biāo)，可以獲取多維度、全面化、綜合性的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)信息。附圖說(shuō)明[0041]圖1所示為基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；[0042]圖2所示為基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法流程圖。具體實(shí)施方式[0043]下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。[0044]本申請(qǐng)?zhí)岢龅幕诙嗑S度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法，在傳統(tǒng)精度評(píng)價(jià)同時(shí)引入地形結(jié)構(gòu)相似性、地質(zhì)邊界吻合度等地形細(xì)節(jié)特征指標(biāo)，構(gòu)建定量化、可擴(kuò)展的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，可以獲取多維度、全面化[0046]如圖1所示，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N基于多維度指標(biāo)的海底地形質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括船測(cè)水深精度驗(yàn)證模塊、地形結(jié)構(gòu)相似性匹配模塊和地質(zhì)邊界吻合度比對(duì)模塊。[0048]1、船測(cè)水深精度驗(yàn)證模塊：用于對(duì)船測(cè)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行精化處理后，計(jì)算待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與船測(cè)水深數(shù)據(jù)的均方根誤差，得到海底地形反演產(chǎn)品的精度指標(biāo)；[0049]船測(cè)水深精度驗(yàn)證模塊的處理過(guò)程包括：[0050]步驟1:精化船測(cè)數(shù)據(jù)；根據(jù)測(cè)線時(shí)間、經(jīng)緯度信息、水深有效值范圍對(duì)船測(cè)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)波誤差改正和基準(zhǔn)統(tǒng)一以抑制噪聲，得到精化處理的船測(cè)水深數(shù)據(jù)；[0051]步驟2:計(jì)算精度指標(biāo)；結(jié)合海陸掩膜信息，計(jì)算待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與船測(cè)水深數(shù)據(jù)的均方根誤差，得到海底地形反演產(chǎn)品的精度指標(biāo)。[0053]式中，BATi為第i個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)的船測(cè)水深值；Xi為第i個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)的待評(píng)價(jià)產(chǎn)品海底地形值；mask;為第個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)的海陸掩膜值，陸地為0,海洋為1;n為驗(yàn)證[0054]2、地形結(jié)構(gòu)相似性匹配模塊：用于根據(jù)待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品匹配全球權(quán)威地形模型確定比較區(qū)域范圍，比較待評(píng)價(jià)海底地形產(chǎn)品與權(quán)威地形模型的結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)，得到7構(gòu)造標(biāo)簽數(shù)據(jù)空間對(duì)齊，計(jì)算預(yù)測(cè)斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到待評(píng)價(jià)海8[0076]步驟4)比較地形結(jié)構(gòu)相似性；以權(quán)威地形模型為參考，比較反演地形與參考地形的結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)，得到海底地形反演產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相似性指標(biāo)；[0077]步驟5)地質(zhì)邊界空間對(duì)齊；將海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)[0078]步驟6)邊界吻合度比對(duì)；計(jì)算海底地形反演產(chǎn)品預(yù)測(cè)的斷裂帶邊界與地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)簽的F1-score,得到待評(píng)價(jià)海底地形的地質(zhì)邊界吻合度指標(biāo)；[0079]步驟7)綜合多維度指標(biāo)得到海底地形的全面評(píng)價(jià)。[0080]本申請(qǐng)還可提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：至少一個(gè)處理器、存儲(chǔ)器、至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口和用戶接口。該設(shè)備中的各個(gè)組件通過(guò)總線系統(tǒng)耦合在一起?？衫斫?，總線系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)這些組件之間的連接通信?？偩€系統(tǒng)除包括數(shù)據(jù)總線之外，還包括電源總線、控制總線和狀態(tài)信號(hào)總線。ball)、觸感板或者觸摸屏等。[0082]可以理解，本申請(qǐng)公開(kāi)實(shí)施例中的存儲(chǔ)器可以是易失性存儲(chǔ)器或非易失性存儲(chǔ)器，或可包括易失性和非易失性存儲(chǔ)器兩者。其中，非易失性存儲(chǔ)器可以是只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器(ErasablePROM,EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(ElectricallyEPROM,EEPROM)或閃存。易失性存儲(chǔ)器可以是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RandomAccessMemory,RAM),其用作外部高速緩存。通過(guò)示例性但不是限制性說(shuō)明，許多形式的RAM可用，例如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(StaticRAM,SRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DynamicRAM,DRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SynchronousDRAM,SDRAM)、雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DoubleDataRateSDRAM,DDRSDRAM)、增強(qiáng)型同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(EnhancedSDRAM,ESDRAM)、同步連接動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SynchlinkDRAM,SLDRAM)和直接內(nèi)存總線隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DirectRambusRAM,DRRAM)。本文描述的存儲(chǔ)器旨在包括但不限于這些和任意其它適合類型的存儲(chǔ)器。[0083]在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了如下的元素，可執(zhí)行模塊或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者它各種基礎(chǔ)業(yè)務(wù)以及處理基于硬件的任務(wù)。應(yīng)用程序，包含各種應(yīng)用程序，例如媒體播放器(MediaPlayer)、瀏覽器(Browser)等，用于實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用業(yè)務(wù)。實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)實(shí)施例方法的程序可以包含在應(yīng)用程序中。[0085]在本上述的實(shí)施例中，還可通過(guò)調(diào)用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的程序或指令，具體的，可以用程序中存儲(chǔ)的程序或指令，處理器用于：[0086]執(zhí)行上述方法的步驟。[0087]上述方法可以應(yīng)用于處理器中，或者由處理器實(shí)現(xiàn)。處理器可能是一種集成電路芯片，具有信號(hào)的處理能力。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，上述方法的各步驟可以通過(guò)處理器中的硬件的集成邏輯電路或者軟件形式的指令完成。上述的處理器可以是通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignalProcessorCircuit,ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)或者其他可9編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫?shí)現(xiàn)或者執(zhí)行上述公開(kāi)的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。結(jié)合上述公開(kāi)的方法的步驟可以直接體現(xiàn)為硬件譯碼處理器執(zhí)行完成，或者用譯碼處理器中的硬件及軟件模塊組合執(zhí)行完成。軟件模塊可以位于隨機(jī)存儲(chǔ)器，閃存、只讀存儲(chǔ)器，可編程只讀存儲(chǔ)器或者電可擦寫可編程存儲(chǔ)器、寄存器等本領(lǐng)域成熟的存儲(chǔ)介質(zhì)中。該存儲(chǔ)介質(zhì)位于存儲(chǔ)器，處