[发明专利]数字地球磁层的构建及基于数字地球磁层的时空计算方法

权利要求书

1.一种数字地球磁层的构建方法，所述方法包括：

以地球磁层为一种自然实体，确定其空间实体、时间实体和要素实体；

对空间实体和时间实体分别进行形式化，构建空间基本单元和时间基本单元；

通过对空间基本单元、时间基本单元以及各基本单元之间内在联系的表达，重构地球磁层的数字时空实体；

通过要素映射建立要素实体与数字时空实体之间的关联关系，由此构建与地球磁层自然实体对应的数字实体，即数字地球磁层，实现各要素信息在时空框架下的组织。

2.根据权利要求1所述的数字地球磁层的构建方法，其特征在于，所述以地球磁层为一种自然实体，确定其空间实体、时间实体和要素实体，具体包括：

将地球磁层作为自然实体记为NE，其空间、时间、要素分别记为SE、TE、EE，则NE＝{SE，TE，EE}；

要素实体包含K个要素，即EE＝{E₁，E₂，...，E_k，...，E_K}，一个要素称为要素实体的一个维度，其中，E_k表示第k个要素维度，D_(k，Q)＝[D₁，D₂，...，D_Q]表示要素E_k有Q个分量。

3.根据权利要求2所述的数字地球磁层的构建方法，其特征在于，所述对空间实体和时间实体分别进行形式化，构建空间基本单元和时间基本单元；具体包括：

利用对各漂移壳进行剖分离散实现漂移壳形式化，在磁经方向离散为一系列的磁力线，在磁纬方向进行等磁纬的磁力线追踪离散，利用追踪的各磁力线段和磁力线之间的磁纬线构成的格网，即为漂移壳空间的空间基本单元su；operation(su)表示定义在空间基本单元上的操作算子；

用集合SU表示所有空间基本单元，SU＝{su_i|i＝1，2，...，M}；su_i表示第i个空间基本单元；M个空间基本单元的个数；

对时间实体进行适应性离散，得到的等间隔或适应性的时间段为时间基本单元tu；operation(tu)表示定义在时间基本单元上的操作算子；

用集合TU表示所有空间基本单元，TU＝{tu₁，tu₂，...，tu_N}；tu_j表示第j个时间基本单元，N为时间基本单元的总数。

4.根据权利要求3所述的数字地球磁层的构建方法，其特征在于，所述通过对空间基本单元、时间基本单元以及各基本单元之间内在联系的表达，重构地球磁层的数字时空实体；具体包括：

stu表示一个耦合的时空对基本单元，stu∈STU＝SU×TU，其中，stu＝(su，tu)，符号×表示STU是SU和TU的笛卡尔积；

空间基本单元之间的内在联系包括空间拓扑关系、空间度量关系、空间分布关系和空间方向关系，RS表示所有空间基本单元之间内在联系的集合；

依据对空间基本单元及其一种空间内在联系的表达重构数字空间实体，并在其基础上对应所有时间基本单元，从而实现数字时空实体的重构。