[發明專利]基于Z曲線編碼的正二十面體不同格網互操作方法

有效

• 申請號: 202111006594.3
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113689561B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 李亞路;孫文彬;趙學勝;范德芹;羅富麗;段遠征
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/10;G06T17/20;G06T19/00;G06T9/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 王悅

本發明公開了一種基于Z曲線編碼的正二十面體不同格網互操作方法，包括：首先基于正二十面體建立三角形、菱形和六邊形網格，通過施耐德等積投影得到球面網格，并統一對他們進行Z曲線編碼。并通過直接編碼轉換實現三角形、菱形和六邊形互操作。本發明的優點是：解決了通過經緯度轉換效率低下問題，大幅度提高了正二十面體三角形、菱形和六邊形網格空間數據轉換效率，便于空間數據共享。

技術領域

本發明涉及球面格網互操作技術領域，特別涉及一種基于Z曲線編碼的正二十面體不同格網互操作方法。

背景技術

大數據時代對發展新型全球位置框架與編碼提出的新要求。進入大數據時代，地名、地址等泛位置信息大量涌現，它們在基于坐標的點位置框架下的描述和處理異常繁冗，迫切需要建立基于區域的新型位置框架，地球網格剖分則是實現這一目標的有效方法。

近年來，國內外許多學術機構和應用部門從自身應用需求出發提出了多達數百種的地球剖分網格系統。必須承認，各具特色的網格系統是行業智慧的結晶，有著深厚的歷史積淀，行業用戶不可能輕易改用全新解決方案，故建立滿足各類應用需求的地球剖分網格系統，無論是在理論上還是在應用中均不可行。也必須看到，各行各業現存的網格系統絕不可能封閉，必須與外界交換數據才能發揮自身作用，故不同系統之間互聯互通是剛性需求。而目前多重全球網格系統之間，由于缺少底層的統一描述，導致多源數據的互操作及綜合分析代價巨大，幾乎不具可操作性甚至根本無法實現。因此，建立全球位置開放框架，實現多重全球剖分網格統一編碼與互操作，既是一個重大的基礎理論問題，也有重大應用需求。

各類網格系統大都為滿足各行業具體應用需求而設計，缺乏必要的底層統一抽象，不利于網格系統間的耦合與互操作。究其原因，是網格系統的剖分編碼缺乏底層一致性，因而未能建立全球位置框架的開放擴展機制。

針對現有多重網格應用編碼的直接通過經緯度反轉轉換方法效率低下的問題，地球空間多重網格應用編碼與開放接口研究在地球空間多重網格開放框架研究的基礎上，通過分析現有網格模型的耦合形式，重構位置信息與屬性信息；建立多重網格應用編碼數據互操作服務。

發明內容

本發明針對現有多重網格應用編碼的直接通過經緯度反轉轉換方法效率低下的問題，提供了一種基于Z曲線編碼的正二十面體不同格網互操作方法。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種基于Z曲線編碼的正二十面體不同格網互操作方法，包括以下步驟：

S1：正二十面體菱形網格編碼；

首先，將二十面體初始的20個三角形按南北向兩兩合并，形成10個基礎菱形，用四位二進制數來表示初始十個菱形的編碼。每個基礎菱形剖分成4個子菱形塊，如此遞歸，直到單元分辨率滿足一定需求為止，通過施耐德等積投影投到球面形成球面菱形網格。嵌套菱形網的自然層次性，使其對某一實際應用提供一個合適尺寸的網格。菱形網格用Z曲線編碼，

S2：基于正二十面體構建球面三角形網格，包括以下子步驟：

S21：首先，取二十面體每個三角形邊的中點，并依次連接各邊的中點，一個初始三角形剖分成四個三角形，按照此規則遞歸剖分，得到所需分辨率的三角形網格；

S22：將正二十面體上剖分的規則網格經施耐德等積投影投到球面得到球面三角形網格，由于三角形單元方向不唯一，分上三角形和下三角形，借助菱形對其編碼。

S3：正二十面體六邊形網格編碼；

選擇4孔六邊形網格。每個初始菱形包括四個六邊形單元，還有兩個六邊形單元不屬于任何菱形，將不屬于菱形的定義為南北極單元，由于球面六邊形網格每層都包括12個五邊形單元，因此，在形成球面六邊形格網時，對菱形頂點處的12個六邊形單元進行剪裁形成五邊形單元。一個六邊形生成7個子單元，再經過施耐德等積投影投到球面形成球面六邊形網格。