[發明專利]一種基于高精度DEM數據的快速海陸判斷方法

有效

• 申請號: 201711377020.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108052629B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 杜瑩;武玉國;蒲歡歡;馬亞明;孫汀;韋原原
• 申請（專利權）人: 鄭州師范學院
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06T1/60;G06T3/40
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;劉素霞

1.一種基于高精度DEM數據的快速海陸判斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對全球ASTER GDEM 數據文件進行插值重構獲得重構后的全球DEM數據文件：

S11、將全球平均分成4096×2048塊，每100×100塊合并為一個新的DEM文件，塊內頂點個數為256×256；

S12、在每個塊內對256×256個頂點的高程值進行雙線性插值；

S13、將雙線性插值后上述步驟S11中的每100×100塊存儲為一個新的DEM數據文件，后綴名為demx，全球共計861個這樣的文件，每個demx文件分為三部分：文件頭、塊索引、塊數據；其中，文件頭存儲數據的版本號和文件內的分塊數目；每個塊索引存儲該塊數據的字節總數和對應的塊數據在文件的偏移地址；每個塊數據存儲該塊的元信息和塊內所有頂點的高程值；

S2、對插值重構后的全球DEM數據文件進行二值化、壓縮、合并：

S21、二值化：根據步驟S1中每個demx文件的塊數據中頂點的高程值來判斷該塊的地形特征，分為四種情況：海洋、陸地、海陸接邊、未知，依次用整數標識記為0、1、2、3；對于海陸接邊塊，對海陸接邊塊內每個頂點繼續進行海陸二值化，如果高程值小于等于0，則認為該頂點位于海洋，標識為0；否則，認為其位于陸地，標識為1；

S22、壓縮：對于海陸接邊塊中的每個頂點，每個頂點的標識占用1個bit，每8個相鄰的頂點占用1個字節，然后再對二值化后的海陸接邊塊數據進行Zip壓縮；

S23、合并：將經過二值化和壓縮后的861個demx文件合并為一個全球DEM數據文件；

S3、利用合并后的全球DEM數據文件進行實時海陸判斷：

S31、將步驟S2中經過二值化、壓縮、合并的全球DEM數據文件存儲到計算機的硬盤，在計算機內存中構建一級索引和二級索引，其中一級索引用于記錄從文件中讀取的所有塊的類型標識，每塊占據3個字節，即24個bit位；二級索引用于記錄所有海陸接邊塊的原始索引信息，即塊的字節數和塊在文件中的偏移地址；根據塊的地形類型，一級索引情況如下：

如果塊為海洋，一級索引的24個bit位中最后3位記為000，其它位均為0，即3個字節從高位到低位依次為0、0、0；

如果塊為陸地，一級索引的24個bit位中最后3位記為010，其它位均為0，即3個字節從高位到低位依次為0、0、2；

如果塊為未知，一級索引的24個bit位中最后3位記為100，其它位均為0，即3個字節從高位到低位依次為0、0、4；

如果塊為海陸接邊，一級索引的24個bit位中最后1位記為1，其它23個bit位用于記錄該塊在二級索引中的序號，即該塊在所有海陸接邊中的自然順序；

S32、在內存中構建完兩級索引之后，進行快速海陸判斷：

S321、根據輸入點的經緯度坐標，計算其所在的地形塊，并從內存中獲取該塊的一級索引信息；

S322、解析一級索引的3個字節，如果從高位到低位依次為0、0、0，則說明該塊為海洋，從而知該點位于海洋，本次判斷結束；如果從高位到低位依次為0、0、2，則說明該塊為陸地，從而知該點位于陸地，本次判斷結束；如果從高位到低位依次為0、0、4，則說明該塊為未知，從而知該點地形未知，本次判斷結束；否則，該塊為海陸接邊，該點位于海洋或者陸地，繼續進行步驟③；

S323、根據海陸接邊塊的全球編號，到緩存中查找是否有該塊解壓后的海陸二值化數據，如果有，直接轉向步驟④；否則，根據一級索引中前面23個bit位的值，反算其在二級索引中的序號，并根據該序號提取其在內存中的二級索引信息，根據二級索引信息中記錄的文件偏移地址，到文件對應位置讀取該塊數據并解壓為海陸二值化數據，然后存儲到緩存中；

S324、根據該點的經緯度坐標，計算其在該海陸接邊塊中的行列號，根據行列號計算該點位于二值化數據的哪個字節，以及位于該字節的哪個bit位，如果該bit位為0，表示該點位于海洋，否則，表示該點位于陸地，本次判斷結束。

2.根據權利要求1所述的基于高精度DEM數據的快速海陸判斷方法，其特征在于：所述步驟S12中用每個塊內的四個原始頂點進行雙線性插值過程中，一旦有兩個或兩個以上原始頂點為無效像素，則認為待插值點為無效像素點，直接將其高程值記錄為-9999，以做標識。