TCI 329-2024 主被動(dòng)融合淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范

T/CI329—2024主被動(dòng)融合淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationforshallowwaterbathymetrybasedonintegrationofactiveandpassivemethods2024-04-15發(fā)布2024-04-15實(shí)施中國國際科技促進(jìn)會(huì)發(fā)布I 2 2 2 3 3 3 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 7本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)大學(xué)、海南師范大學(xué)、河南理工大學(xué)、中國黃榮永、李國元、谷延鋒、欒奎峰、朱衛(wèi)東1基本要求、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、水下地形提取算法、精度評(píng)價(jià)、產(chǎn)品質(zhì)量檢查等內(nèi)2規(guī)范性引用文件水體其固有光學(xué)參數(shù)的變化主要由浮游植物及其附屬物的變化決定2MRE:平均相對(duì)誤差(MeanRelativeError)3輻射校正幾何校正多項(xiàng)式法輻射校正幾何校正多項(xiàng)式法耀斑校正被動(dòng)光學(xué)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)耀斑校正主動(dòng)測(cè)深數(shù)據(jù)處理測(cè)試樣本陸地掩膜訓(xùn)練樣本主動(dòng)測(cè)深數(shù)據(jù)處理測(cè)試樣本陸地掩膜訓(xùn)練樣本坐標(biāo)統(tǒng)一坐標(biāo)統(tǒng)一實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)衛(wèi)星遙感影像篩選遙感影像處理水下地形提取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法精度評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量檢查水下地形提取產(chǎn)品注：在一般情況下，空間分辨率優(yōu)于30m更有利于水下地形衛(wèi)星遙感提取。選擇與測(cè)量任務(wù)需求時(shí)間相近的、成像質(zhì)量好的、覆蓋反演區(qū)域的一等可見光波段和近紅外波段(770-89a)影像層次豐富、色彩清晰、色調(diào)均勻、反差適b)影像無傳感器條帶噪聲，主要工作區(qū)無明顯環(huán)境噪聲。47.2.1.1.2波段的輻射亮度應(yīng)采用下列公式計(jì)算：=?+··················································(1)b)控制點(diǎn)在影像上均勻分布；b)對(duì)選取區(qū)域內(nèi)的像元，以近紅外波段為軸，以可見光波段為軸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸分析，確定斜c)根據(jù)耀斑校正公式獲取整幅影像耀斑7.2.3.2耀斑校正應(yīng)采用下列公式計(jì)()=()?()[()?()]································(2)()——斜率；()——近紅外波段地表反射率值。7.2.4.1使用提取遙感影像水體，將陸地進(jìn)行掩膜處理。的計(jì)算7.2.4.2值應(yīng)采用下列公式計(jì)算：=···············································(3)57.3.1統(tǒng)一坐標(biāo)系水深數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)一到CGCS2000。7.3.2樣本優(yōu)化樣本優(yōu)化步驟應(yīng)采用以下步驟：a)去除被影像噪聲淹沒的水深點(diǎn)；b)根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況將1倍塞氏盤深度范圍進(jìn)行等深度分層，每個(gè)分層中選取相同數(shù)量的水深c)建立訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本，分別用于水下地形提取和精度驗(yàn)證。8水下地形提取方法8.1比值法水下地形提取8.1.1宜采用影像藍(lán)光、綠光波段進(jìn)行水下地形提取。8.1.2實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)訓(xùn)練樣本數(shù)量大于30為宜。8.1.3水深提取應(yīng)采用下列公式計(jì)算：式中：C?——斜率，通過線性回歸獲得；Co——偏移量，通過線性回歸獲得：n——某一固定常數(shù)，通常取1000;8.2多項(xiàng)式法水下地形提取8.2.1宜采用影像藍(lán)光、綠光、紅光等波段進(jìn)行水下地形提取。8.2.2實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)訓(xùn)練樣本數(shù)量大于30為宜。8.2.3水深提取應(yīng)采用下列公式計(jì)算：式中：R(λ;)——第i個(gè)波段的地表反射率；8.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法水下地形提取8.3.1宜采用影像藍(lán)光、綠光、紅光等波段進(jìn)行水下地形提取。8.3.2實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)訓(xùn)練樣本數(shù)量大于300為宜。8.3.3將經(jīng)過預(yù)處理的遙感影像多個(gè)波段地表反射率作為輸入層的輸入值、水深值作為輸出層的輸出值，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。通過輸入信號(hào)的正向傳播和誤差的反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，通過最速下降法使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。8.3.4BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型見圖2。6圖2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖9成果質(zhì)量檢查9.1精度評(píng)價(jià)9.1.1利用實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)測(cè)試樣本，對(duì)水下地形提取結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。定量評(píng)價(jià)指標(biāo)使用RMSE和MRE。 (6) (7)2——提取水深值；9.1.3在0～20m水深范圍內(nèi)，RMSE應(yīng)小于2m。9.2水下地形提取產(chǎn)品質(zhì)量檢查9.2.1檢查因船舶、養(yǎng)殖箱等水面設(shè)施遮擋水下光學(xué)信號(hào)造成提取結(jié)果異常的區(qū)域，掩膜消除。9.2.2檢查成果圖色彩選