[发明专利]基于Z曲线编码的正二十面体不同格网互操作方法

说明书

本发明公开了一种基于Z曲线编码的正二十面体不同格网互操作方法，包括：首先基于正二十面体建立三角形、菱形和六边形网格，通过施耐德等积投影得到球面网格，并统一对他们进行Z曲线编码。并通过直接编码转换实现三角形、菱形和六边形互操作。本发明的优点是：解决了通过经纬度转换效率低下问题，大幅度提高了正二十面体三角形、菱形和六边形网格空间数据转换效率，便于空间数据共享。

技术领域

本发明涉及球面格网互操作技术领域，特别涉及一种基于Z曲线编码的正二十面体不同格网互操作方法。

背景技术

大数据时代对发展新型全球位置框架与编码提出的新要求。进入大数据时代，地名、地址等泛位置信息大量涌现，它们在基于坐标的点位置框架下的描述和处理异常繁冗，迫切需要建立基于区域的新型位置框架，地球网格剖分则是实现这一目标的有效方法。

近年来，国内外许多学术机构和应用部门从自身应用需求出发提出了多达数百种的地球剖分网格系统。必须承认，各具特色的网格系统是行业智慧的结晶，有着深厚的历史积淀，行业用户不可能轻易改用全新解决方案，故建立满足各类应用需求的地球剖分网格系统，无论是在理论上还是在应用中均不可行。也必须看到，各行各业现存的网格系统绝不可能封闭，必须与外界交换数据才能发挥自身作用，故不同系统之间互联互通是刚性需求。而目前多重全球网格系统之间，由于缺少底层的统一描述，导致多源数据的互操作及综合分析代价巨大，几乎不具可操作性甚至根本无法实现。因此，建立全球位置开放框架，实现多重全球剖分网格统一编码与互操作，既是一个重大的基础理论问题，也有重大应用需求。

各类网格系统大都为满足各行业具体应用需求而设计，缺乏必要的底层统一抽象，不利于网格系统间的耦合与互操作。究其原因，是网格系统的剖分编码缺乏底层一致性，因而未能建立全球位置框架的开放扩展机制。

针对现有多重网格应用编码的直接通过经纬度反转转换方法效率低下的问题，地球空间多重网格应用编码与开放接口研究在地球空间多重网格开放框架研究的基础上，通过分析现有网格模型的耦合形式，重构位置信息与属性信息；建立多重网格应用编码数据互操作服务。

发明内容

本发明针对现有多重网格应用编码的直接通过经纬度反转转换方法效率低下的问题，提供了一种基于Z曲线编码的正二十面体不同格网互操作方法。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于Z曲线编码的正二十面体不同格网互操作方法，包括以下步骤：

S1：正二十面体菱形网格编码；

首先，将二十面体初始的20个三角形按南北向两两合并，形成10个基础菱形，用四位二进制数来表示初始十个菱形的编码。每个基础菱形剖分成4个子菱形块，如此递归，直到单元分辨率满足一定需求为止，通过施耐德等积投影投到球面形成球面菱形网格。嵌套菱形网的自然层次性，使其对某一实际应用提供一个合适尺寸的网格。菱形网格用Z曲线编码，

S2：基于正二十面体构建球面三角形网格，包括以下子步骤：

S21：首先，取二十面体每个三角形边的中点，并依次连接各边的中点，一个初始三角形剖分成四个三角形，按照此规则递归剖分，得到所需分辨率的三角形网格；

S22：将正二十面体上剖分的规则网格经施耐德等积投影投到球面得到球面三角形网格，由于三角形单元方向不唯一，分上三角形和下三角形，借助菱形对其编码。

S3：正二十面体六边形网格编码；

选择4孔六边形网格。每个初始菱形包括四个六边形单元，还有两个六边形单元不属于任何菱形，将不属于菱形的定义为南北极单元，由于球面六边形网格每层都包括12个五边形单元，因此，在形成球面六边形格网时，对菱形顶点处的12个六边形单元进行剪裁形成五边形单元。一个六边形生成7个子单元，再经过施耐德等积投影投到球面形成球面六边形网格。