[发明专利]基于地形地貌和构造特征的海底地理实体划定与分类方法

说明书

本发明公开了基于地形地貌和构造特征的海底地理实体划定与分类方法，包括：数据预处理、地理实体划定、特征提取与分类三大步骤。首先，通过数据预处理得到海底地形地貌模型、重力垂直梯度模型、磁异常模型；其次，将上述模型分别通过基于地形地貌的界限划定和基于构造特征的界限划定这两种方法，得到两种类型的界限；最后，通过特征提取与分类得到海底地理实体的全要素信息表。本方法克服了现有技术缺乏地质构造约束、无量化界定，导致地理实体划定模糊。本发明可在海底地名命名、海底地形地貌学等方面具有重要的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及海底地理实体划定、海底地名命名、海洋测绘、海底地形地貌（不规则的表面或轮廓的计量）、海洋地质、海洋制图与图像数据处理、海洋地球物理、海洋地理信息系统、深海采矿和海洋工程建设等技术领域。

背景技术

海洋覆盖面积约占地球表面积的71%，海水覆盖之下的海底多姿多彩，既有平缓的大陆架，也有连绵起伏的海岭、高耸的海山和深邃的海沟。将海底划定为可测量、具有确定界线的地理实体，并按照一定的命名标准和规范赋予其标准名称的行为称为海底地理实体命名，亦称为海底地名命名。海底地名包含通名和专名两部分，通名区分海底地理实体的类型，专名区分海底地理实体的个体。

海底地理实体的界限划定与分类是开展海底地名命名工作的核心步骤与主要技术难点。通过多波束测深技术获取的全覆盖、高精度水深测绘资料，进一步构建高分辨率海底地形地貌模型，采用等深线圈闭法、剖面法等分析和研判海底地理实体的界限和实体类别，是当前的主要技术手段。陶春辉等（2012年，中国科学：地球科学）在东太平洋海隆开展多波束海底地形扫测时，发现一个高出海底约250米的正地貌单位；基于总传播误差滤波器算法进行数据处理和海底地形地貌模型构建，采用等深线圈闭法划定该实体的界限范围，并进一步结合剖面分析法和国际海底地名命名规则，判定该实体的类型为海底丘（Hill），最终将其命名为“鸟巢海底丘”。

以构造特征认知为基础，以地貌形态与成因相结合为原则，按照地貌形态、规模大小和主从关系，先宏观后微观、先群体后个体，可以将现有的50余种海底地理实体类型划分为四个级别。一级海底地理实体为依据海域大地构造特征划分的特大型地理实体，如大陆架、大陆坡、深盆地等；二级海底地理实体为依据区域大地构造特征和地貌形态划分的大型地理实体，如海底峡谷群、斜坡等；三级海底地理实体为依据地貌组合形态划分的地理实体，如海山、海丘、海脊等；四级海底地理实体为组成第三级的地理实体，是最小一级的单独海底地理实体，如海底峰、海底冷泉等。

不同类型和等级的海底地理实体的空间尺度变化极大（从数公里至数千公里），导致其边界区域的海底地形地貌特征极为复杂，采用单一的海底地形地貌数据往往难以准确识别实体的界线；同时，现有的海底地理实体分类技术多采用定性描述，缺乏一套可行的定量化分类方法来判定实体的类型和级别。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了基于地形地貌和构造特征的海底地理实体划定与分类方法。

本发明通过下述技术方案得以实现：

一种基于地形地貌和构造特征的海底地理实体划定与分类方法，包括数据预处理、地理实体界限划定、特征提取与分类三大步骤；

首先，通过数据预处理得到海底地形地貌模型、重力垂直梯度模型、磁异常模型；将得到的海底地形地貌模型，通过水深范围截取、坡度求取与截取、模型叠加与分析、剖面设计与计算、极值点定位与连线完成基于地形地貌的界限划定，得到基于地形地貌的界限；将得到的重力垂直梯度模型和磁异常模型，通过界限范围圈定、模型截取、剖面设计与计算、双极值点定位、加权求值与连线完成基于构造特征的界限划定，得到基于构造特征的界限；最后，基于得到的基于地形地貌的界限和基于构造特征的界限，通过地理实体界限综合、地形地貌模型提取、形态特征参数计算、实体类型与级别判定，得到海底地理实体的全要素信息表；