CN120212959A 一种基于多维度指标的海底地形质量评价系统及方法

(10)申请公布号CN120212959A(21)申请号202510695491.4(22)申请日2025.05.28(71)申请人中国科学院国家空间科学中心地址100190北京市海淀区中关村南二条1号(72)发明人刘乾坤许可张云华(74)专利代理机构北京方安思达知识产权代理有限公司11472GO1C25/00(2006.01)(54)发明名称一种基于多维度指标的海底地形质量评价系统及方法(57)摘要本申请提供了一种基于多维度指标的海底地形质量评价系统及方法，该系统包括：船测水深精度验证模块，用于对船测水深数据进行精化处理，计算待评价海底地形产品与船测水深数据的均方根误差，得到海底地形反演产品的精度指标；地形结构相似性匹配模块，用于比较待评价海底地形产品与权威地形模型的结构相似性指数，得到海底地形反演产品的结构相似性指标；地质边界吻合度比对模块：用于将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签数据空间对齐，计算预测断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到待评价海底地形的地质边界吻合2船测水深精度验证模块，用于对船测水深数据进行精化处理，计算待评价海底地形产地形结构相似性匹配模块，用于根据待评价海底地形产品匹地质边界吻合度比对模块：用于将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签数据空间对齐，计算预测断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到待评价海底地形步骤B1:根据待评价海底地形产品的经纬度匹配全球权威地形模型至相同空间范围和步骤C1:将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签数据统一坐标系、重步骤C2:计算海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到36.一种基于多维度指标的海底地形质量评价方法，基于权利要求1-5任一所述系统实步骤1:根据测线时间、经纬度信息和水深有效值范围对船测水深数据进行长波误差改步骤2:结合海陆掩膜信息，计算待评价海底地形产品与船测水深数据的均方根误差，步骤3:根据待评价海底地形产品的经纬度匹配全球权威地形模型至相同空间范围和步骤4:以权威地形模型为参考，比较反演地形与参考步骤5:将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签数据统一坐标系、重采步骤6:计算海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到待4一种基于多维度指标的海底地形质量评价系统及方法技术领域[0001]本申请属于海洋遥感测绘领域，具体涉及一种基于多维度指标的海底地形质量评价系统及方法。背景技术[0002]海底地形是海洋地理信息的重要基础数据，海洋资源勘探、海底管道铺设、航行安全等都需要高质量的地形数据，否则可能导致错误决策，比如资源定位不准、工程事故或者航行危险。另外，海底地形数据在气候变化研究、地质灾害预警(如海啸)中的作用也很重要，数据质量直接影响这些模型的准确性。据联合国海洋科学十年计划(2021-2030)统计，全球约40%的海洋测绘数据因质量问题未被有效利用，凸显质量评价的迫切性。[0003]目前，海底地形质量评价方法主要依赖船载测深数据对局部区域抽检，缺乏全域系统性评价，并且聚焦绝对精度(如RMSE)或分辨率(如网格尺寸),这导致当前海底地形模型产品仅仅关注精度或分辨率指标的数值提升，在地形结构、地质边界等地貌特征细节上表现不佳。随着海底地形探测技术(如多波束测深、高分辨率卫星测高重力预测)不断发展，海底地形模型产品的质量逐步提升，为了全面衡量海底地形产品的质量，需要更为系统的多维度指标海底地形质量评价体系。然而，现有海底地形质量评价方法常采用的单一精度指标，没有考虑如地形结构相似性、地质边界吻合度等细节特征指标，尚未建立基于多维度指标的海底地形质量评价体系。发明内容[0004]本申请的目的在于克服现有海底地形质量评价仅采用单一精度指标的不足，建立包括地形结构相似性、地质边界吻合度的多维度指标海底地形质量评价体系。[0005]为了实现上述目的，本申请提出了一种基于多维度指标的海底地形质量评价系[0006]船测水深精度验证模块，用于对船测水深数据进行精化处理，计算待评价海底地形产品与船测水深数据的均方根误差，得到海底地形反演产品的精度指标；[0007]地形结构相似性匹配模块，用于根据待评价海底地形产品匹配全球权威地形模型确定比较区域范围，比较待评价海底地形产品与权威地形模型的结构相似性指数，得到海底地形反演产品的结构相似性指标；[0008]地质边界吻合度比对模块：用于将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签数据空间对齐，计算预测断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到待评价海底地形的地质边界吻合度指标。[0009]作为上述系统的一种改进，所述船测水深精度验证模块的处理过程包括：[0010]步骤A1:根据测线时间、经纬度信息、水深有效值范围对船测水深数据进行长波误差改正和基准统一以抑制噪声，得到精化处理的船测水深数据；[0011]步骤A2:结合海陆掩膜信息，计算待评价海底地形产品与船测水深数据的均方根5[0015]步骤B1:根据待评价海底地形产品的经纬度匹配全球权威地形模型至相同空间范[0023]步骤C1:将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签数据统一坐标[0024]步骤C2:计算海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签的F1-score,[0031]本申请还提供一种基于多维度指标的海底地形质量评价方法，基于上述系统实[0034]步骤3:根据待评价海底地形产品的经纬度匹配全球权威地形模型至相同空间范6[0035]步骤4:以权威地形模型为参考，比较反演地形与参考地形的结构相似性指数，得到海底地形反演产品的结构相似性指标；[0036]步骤5:将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签数据统一坐标系、重采样与裁剪，实现在空间参考、分辨率和范围上一致；[0037]步骤6:计算海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到待评价海底地形的地质边界吻合度指标。[0039]1、本申请提出的基于多维度指标的海底地形质量评价系统，嵌入地形结构相似性匹配模块和地质边界吻合度比对模块，构建定量化、可扩展的海底地形质量评价体系。[0040]2、本申请提出的基于多维度指标的海底地形质量评价方法，在传统精度评价同时引入地形结构相似性、地质边界吻合度等地形细节特征指标，可以获取多维度、全面化、综合性的海底地形质量评价信息。附图说明[0041]图1所示为基于多维度指标的海底地形质量评价系统结构图；[0042]图2所示为基于多维度指标的海底地形质量评价方法流程图。具体实施方式[0043]下面结合附图对本申请的技术方案进行详细的说明。[0044]本申请提出的基于多维度指标的海底地形质量评价系统及方法，在传统精度评价同时引入地形结构相似性、地质边界吻合度等地形细节特征指标，构建定量化、可扩展的海底地形质量评价体系，可以获取多维度、全面化[0046]如图1所示，本申请提出一种基于多维度指标的海底地形质量评价系统，包括船测水深精度验证模块、地形结构相似性匹配模块和地质边界吻合度比对模块。[0048]1、船测水深精度验证模块：用于对船测水深数据进行精化处理后，计算待评价海底地形产品与船测水深数据的均方根误差，得到海底地形反演产品的精度指标；[0049]船测水深精度验证模块的处理过程包括：[0050]步骤1:精化船测数据；根据测线时间、经纬度信息、水深有效值范围对船测水深数据进行长波误差改正和基准统一以抑制噪声，得到精化处理的船测水深数据；[0051]步骤2:计算精度指标；结合海陆掩膜信息，计算待评价海底地形产品与船测水深数据的均方根误差，得到海底地形反演产品的精度指标。[0053]式中，BATi为第i个验证点的船测水深值；Xi为第i个验证点的待评价产品海底地形值；mask;为第个验证点的海陆掩膜值，陆地为0,海洋为1;n为验证[0054]2、地形结构相似性匹配模块：用于根据待评价海底地形产品匹配全球权威地形模型确定比较区域范围，比较待评价海底地形产品与权威地形模型的结构相似性指数，得到7构造标签数据空间对齐，计算预测断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到待评价海8[0076]步骤4)比较地形结构相似性；以权威地形模型为参考，比较反演地形与参考地形的结构相似性指数，得到海底地形反演产品的结构相似性指标；[0077]步骤5)地质边界空间对齐；将海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标[0078]步骤6)边界吻合度比对；计算海底地形反演产品预测的断裂带边界与地质构造标签的F1-score,得到待评价海底地形的地质边界吻合度指标；[0079]步骤7)综合多维度指标得到海底地形的全面评价。[0080]本申请还可提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器、存储器、至少一个网络接口和用户接口。该设备中的各个组件通过总线系统耦合在一起。可理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。ball)、触感板或者触摸屏等。[0082]可以理解，本申请公开实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器只读存储器(ErasablePROM,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyEPROM,EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RandomAccessMemory,RAM),其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(StaticRAM,SRAM)、动态随机存取存储器(DynamicRAM,DRAM)、同步动态随机存取存储器(SynchronousDRAM,SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleDataRateSDRAM,DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM,ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(SynchlinkDRAM,SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambusRAM,DRRAM)。本文描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。[0083]在一些实施方式中，存储器存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序，包含各种应用程序，例如媒体播放器(MediaPlayer)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本公开实施例方法的程序可以包含在应用程序中。[0085]在本上述的实施例中，还可通过调用存储器存储的程序或指令，具体的，可以用程序中存储的程序或指令，处理器用于：[0086]执行上述方法的步骤。[0087]上述方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessorCircuit,ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)或者其他可9编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行上述公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合上述公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处