[發(fā)明專利]三角網(wǎng)格系統(tǒng)三維坐標(biāo)系統(tǒng)及距離量測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810211723.0
• 申請日: 2008-09-23
• 公開（公告）號: CN101685008A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04;G01B21/16
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一、所屬領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地理信息技術(shù)、計算機(jī)圖形處理及計算機(jī)游戲開發(fā)領(lǐng)域中平面三 角網(wǎng)格系統(tǒng)的坐標(biāo)表示以及距離量測新方法，它適用于平面三角網(wǎng)格系統(tǒng)的空 間定位、距離量測、基本圖形表示及與三角柵格圖像的計算過程。

二、背景技術(shù)

傳統(tǒng)柵格系統(tǒng)以矩形網(wǎng)格為主，坐標(biāo)表示簡單，計算方便，廣泛應(yīng)用在地理 信息技術(shù)、計算機(jī)圖像處理及計算機(jī)游戲開發(fā)等領(lǐng)域。但隨著全球遙感影像數(shù) 據(jù)庫、圖像處理新技術(shù)、正六邊形網(wǎng)格CCD新型點(diǎn)陣排列方式及游戲開發(fā)等領(lǐng) 域的發(fā)展，以三角形及正六邊形為主的其他形狀的均勻幾何離散網(wǎng)格系統(tǒng)逐漸 得到了關(guān)注并進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)，取得了較好效果。正六邊形具有區(qū)域完全填 充、結(jié)點(diǎn)空間均勻分布、圓的表示方便性等特點(diǎn)，它是圖像處理領(lǐng)域的前沿?zé)? 點(diǎn)研究。由于正六邊形可以視為6個等邊三角形的聚集體，而實(shí)際上正六邊形 網(wǎng)格系統(tǒng)的多數(shù)相關(guān)研究和所采用的方法也都主要借助正六邊形的六個結(jié)點(diǎn)和 中心結(jié)點(diǎn)組成的結(jié)點(diǎn)網(wǎng)格，該結(jié)點(diǎn)網(wǎng)格本質(zhì)上就是三角網(wǎng)格系統(tǒng)，因此有效地 解決三角網(wǎng)格系統(tǒng)的定位和距離量測，將有利于進(jìn)行正六邊形網(wǎng)格性質(zhì)研究。 三角網(wǎng)格系統(tǒng)不僅具備正六邊形網(wǎng)格系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)，而且相對更加靈活和更 具可擴(kuò)展性：圓的表達(dá)相對方便；三角網(wǎng)格系統(tǒng)與當(dāng)前的三維可視化技術(shù)的數(shù) 據(jù)表達(dá)基本一致；可以擴(kuò)展到包括正四面體、正八面體、正十二面體、正二十 面體等正多邊體以構(gòu)建全球網(wǎng)格剖分模型。因此，本發(fā)明以三角網(wǎng)格系統(tǒng)為基 礎(chǔ)。在三角網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，很容易構(gòu)建正六邊形網(wǎng)格。

距離量測是空間度量基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的柵格系統(tǒng)距離量測方法有兩種，包括 Manhattan方法以及Chessboard方法。該兩種方法適宜于正方形或者矩形柵格系 統(tǒng)。由于三角網(wǎng)格單元的空間格局與矩形網(wǎng)格存在較大差異，每個單元與三個 單元邊鄰接，同時與另外六個單元結(jié)點(diǎn)鄰接，該兩種方法無法應(yīng)用到三角網(wǎng)格 系統(tǒng)。Ed.Luczak等人提出了三角網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)距離的量測方法。由于結(jié)點(diǎn)量測方法 僅考慮了結(jié)點(diǎn)之間的空間關(guān)系，但三角網(wǎng)格單元是由三個結(jié)點(diǎn)，三個邊所組成 的區(qū)域或面狀特征，因此不能直接應(yīng)用于三角網(wǎng)格單元的距離量測。迄今尚未 見有三角網(wǎng)格系統(tǒng)距離量測方法的有關(guān)文獻(xiàn)和專利發(fā)明。雖然三角網(wǎng)格單元存 在方向差異性，但每個三角網(wǎng)格單元的結(jié)點(diǎn)連通格局一致，每個三角網(wǎng)格單元 都與12個三角網(wǎng)格單元鄰接，組成一個近似六邊形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明基于如上需求，根據(jù)三角網(wǎng)格的空間分布格局，建立了一種12連通 的三角網(wǎng)格系統(tǒng)距離量測體系，設(shè)計發(fā)明了一種新型的三角網(wǎng)格三維坐標(biāo)系， 提供了三角網(wǎng)格單元一種新的定位方法，并在此基礎(chǔ)上提出了一套高效的、簡 捷的距離量測計算方法。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過構(gòu)建了面向三角網(wǎng)格系統(tǒng)的12連通距離量測方法體系，建立了 一種新型的三角網(wǎng)格三維坐標(biāo)系統(tǒng)，解決了該坐標(biāo)系統(tǒng)與傳統(tǒng)行列坐標(biāo)系統(tǒng)的 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，解決了三角網(wǎng)格三維坐標(biāo)系統(tǒng)及行列坐標(biāo)系統(tǒng)的距離量測方法， 為基于平面三角網(wǎng)格系統(tǒng)的計算奠定了基礎(chǔ)。

(1)本發(fā)明的第一方面為三角網(wǎng)格單元系統(tǒng)12連通距離量測方法體系，通過 結(jié)點(diǎn)距離和結(jié)點(diǎn)與線的距離將三角網(wǎng)格單元之間的距離計算轉(zhuǎn)換為結(jié)點(diǎn)與邊的 空間格局的問題。

設(shè)三角網(wǎng)格單元系統(tǒng)中任意三角網(wǎng)格單元CA，與之鄰接的三角網(wǎng)格單元為 CNCA_i，1≤i≤12。三角網(wǎng)格單元距離定義如下：

(a)CA與自身的距離為零，即DIST(CA，CA)＝0；

(b)CA與鄰接三角網(wǎng)格單元的距離為1個單位長度，即：

DIST(CNCA_i，CA)＝1；

(c)對于非直接鄰接三角單元CB及與CB鄰接的三角網(wǎng)格單元CNCB_i， i∈{1，2，...，12}，CB到CA的距離比CNCB_i到CA的距離的最小值大一個單位， 即DIST(CB，CA)＝MIN{DIST(CNCB_i，CA)|1≤i≤12}+1。

三角網(wǎng)格單元系統(tǒng)的空間格局等價于三角網(wǎng)格的結(jié)點(diǎn)的空間拓?fù)潢P(guān)系。引入 結(jié)點(diǎn)距離如下：

(a)結(jié)點(diǎn)NA和自己的距離為0，即DIST(NA，NA)＝0；

(b)結(jié)點(diǎn)NA和其鄰接結(jié)點(diǎn)NNA_i的距離為1個單位，即：