全球海洋三角形網格的構建方法

2023-06-14 09:09:51 1

專利名稱：全球海洋三角形網格的構建方法
^^海洋三角形網格的構建方法
駄領域
本發明涉及海洋科學與海洋工程數值模擬領域中的全球海洋三角形網格的構建方法。
背景駄
我國擁有300多萬平方公裡的藍色國土，海洋面積遼闊、資源豐富，目前急需開發 和管理。隨著^^氣^^化，尤其是海洋氣候的變化，近年來我國沿海發生^ | 洋災害劎鵬繁，海洋災害每特際我國人民的生命和財產造成巨対員失。另外，隨著 我國經貿的t魏賺，船舶溢油事故和赤潮災害織洋環境汙染薪牛繊發生，給我國 生產和海洋生態環境帶來了很大壓力。因此，研究^^氣fl效化和近海海洋災害， 對氣候變化和近海海洋災害進衍頁報，對海洋汙染物的分布及運動路細預報具有重
要意義。實現大範圍海,確的海洋予廚艮，i頓計^^J4行海洋數值模擬^t有效的方 法。然而目前高精度，高^fJ摔的海洋數值模型均為區^^消IM，這種111^重 於開邊l^i牛的選取，但是開邊^l牛又無法客觀、準確獲得，只MA為調整，，性 4蹉，婦見性較強，預報效果不好。另一方面，目前^^激對莫擬都細矩形網格，為 減小計算量，滿足計算能力的要求，網格辦jf^^粗，無糹M關A梅J^行細緻的模擬。 因此，構建出具有"在關。梅域"局部加密，而"其它區域"網格稀疏，無需開邊賂 件的^t海洋三角形網格，成為必要途徑。對於精確海洋彌跌說，這是急需解決的關
激隹題，但是己有的三角形網格構建技糊只限於平面構建，無法完戱有iim性、球 面性特徵的^m羊三角形網格的構建而成為精確海洋預報的15頁。

發明內容
本發明的目的是彌補現有三角形網格制^^法的不足，^i共構建^^海洋三角形網 格的技術"~^^海洋三角形網格的構建方法，劃艮具有 性和球面'1角形網格構 建的困難，以便實現在無開邊界的鵬下，對"關A梅域"細高^f,率三角形網格進
行精確數值模mf n海洋預報的目的。
本發明，己有平面三角形網格製作方法的^a，針對^^面呈球面，海洋相互 魏的特點，將鎖海洋連續分區並對各分區分別進份也asK換，然後利用已有平 面三角形網格製作方法對±^各個分區分別帝,網格，得到相互害懷的三角型網格鄉賊單元，M;合併"共界線"，蔬將各三角形網格單元中的三角形頂點和三角形統一編號， 完j^H角形網格單元的組合後，即構建成了全豫海洋三角形網格。
本發明的具體方法鄉驟如下
(1) 將^^海洋連續分區並進行各分區相魁也理投影變換將^^海洋^i^分區為至
少兩^重疊的海域，相鄰海域交接處應有地a^標完全相同的邊界線，該線以
下稱為"共界線"，各海嫩艮據各自地理隨進行S^變換，艮鵬;^tk^標(經諱 鵬示)轉化為局鵬影坐標。
(2) 利用已有平面三角形網格第怖方法在，各連續分區內分別製作三角形網格，形 成多4^括三角形頂點編號和三角形編號的"三角形網格單元"，且製作三角形網
格單元時必須滿足在相鄰^^界線上設置地謝ig完全相同的三角形頂點。
(3) 將步驟(2)中製作的各三角形網格單元中三角形頂點坐禾^a行與步驟a)中對
應的投影逆變換，即將局ilkS^坐標轉化為統一的;fcfclk^標(經諱度坐標)，以便 進行三角形網格單元的組合。
(4) 再利用步驟(2)中，相鄰海i鵬界線上設置的相同iMl^aH角形頂點，艦共界 線依次組合相鄰海^H角形網格單元，並進行三角形頂點和三角形的重新編號，
以便將各三角形網格單元統一到同一個三角形網格編號系統中，實現^ s洋三 角形網格的構建。
本發明克月艮了非平面三角形網格構建的困難，完成了^^海洋三角形網格的構建， ^E力避免了引入開邊^^牛，實現了在"關A梅域"製作高^ Jf率三角形網格的目的， 為進fi^確海洋數值模擬和海洋預報打下了堅實基礎。


圖1 、 ^^海洋三個遊賣分區辦i」示意圖。其中a為北極海1角形網格單元，b 為南極海^H角形網格單元，c為中諱度海^H角形網格單元；圖1中的數字1-5，所指
示的邊界線是不同的共界線，相同數字j際的共界線是^fct^^a相同的共界線。
圖2、構衝或的^^海洋三角形網格AAH個不同視角的觀察圖(例)。 具艘施力式
本發明給出了從^^海洋連續分區到全球海洋三角形網格最糹牲成的詳細步驟，同 時為方便描述和働率，作為一個實施例，將:^^海洋分為三^Mi^分E3l6S行^^三角形網格構建如下
(1) 將全球海洋連續分區並進行各分區相應地理投影變換——根據研究或業務等需
要，夫貼u^t海洋遊賣分區，例如按圖i戶;i^^分區，將^^海洋劃分為三4^^
域，分別為北極繊(如圖1-a戶際)，南極海域(如圖l-b戶標)和中繹度海域(如圖
i-c戶際)，各海域可以根據需要選擇誠的地a^標投影方式，如北極海繊口南極海域 採用膨鵬射投影，中諱度海^^用圓豐a^等。相鄰海^Mi疊海域，交接處僅擁有
同一條邊界線(共界線)，如圖1中標號相同的線 ^目令晦:1|^接處的共界線。禾,上
述的連續分區並在不同分區OT適合具體地理位置的,方法，解決了^^海洋具有連 通性和球面立做寺徵而無法在一^面上完成^^海洋三角形網格布設的困難。
(2) 禾傭已有的平面三角形網格製作方法，在各分區內分別製作三角形網格，形鵬
於構建^^海洋三角形網格的三角形網格單元，三角形網格單元中包括三角形頂點編號
和三角形編號等。例如圖1-a，圖l-b，圖1-c戶標，分別為北極海域、南極海嫩呻緯 度海^H個分區的三角形網格單元的製作結果。製作三角形網格單元的要求是1、滿足
研究和業##局部加密網格的需要；2、滿足相鄰海鵬界線±^角形頂點的地理^[體完 全相同的條件，以上是下面步驟中組合三角形網格單元的必^#。
(3) 將，(2)中的三角形網格單元中三角形頂點坐禾^a行與步驟a)中對應的投 影逆變換，即將局土 影坐標轉化為大土 標(經諱度坐標)。
(4) 最後組合(3)中形成的各三角形網格單元，即將^"三角形網格單元依次組合， 逐漸形^整的全球三角形網格。具體過程是先將三角形網格單元合^界線，然後將
三角形網格單元中三角形頂點和三角形si 編號，完成^^海洋三角形網格三角頂點編 號和三角形編號的統一，最終構建出^^海洋三角形網格。
合併三角形網格單元共界線的方法是:4媒一個三角形網格單元(稱為單元A)共 界線上的三角形頂點編號對應替換為另一個相鄰三角扭網格單元(稱為單元B)共界線 上與其具有相同地謝體的三角形頂點編號。
三角形網格單元中三角形頂點重新編號的一種方M:按照單元A中三角形頂點編 號的)1 ，從單元B中三角形頂點編號總數加1開始，將單元A中除單元A與單元B共 界線^H角形頂點以外的三角形頂點編號依次增加1，這樣對單元A中三角形頂點重新 編號，三角形頂點重親満號完畢後，單元A中的蘭角形頂點的最大編號為單元A中的三角 形頂點總劍卩上單元B中的三角形頂點總數減去兩者共界線Jl^角形頂點總數。三角形編號的一種效統按照單元A中三角形編號的順芋，從單元B中的三角形
編號總idrai開始，將單元A中三角形編號依次增力口i， ^f對單元A中三角形mi^
號，三角形Sf織號完畢後，單元A中的三角形的最大編號應為單元A中的三角形總數 加上單元B中的三角形總數。
這樣便完成了三角形網格單元A與三角形網格單元B的組合，形成一4*的三角形 網格單元，下面按照如Jbl程將其^H角形網格單元依次合併入i^f 的三角形網格單
元，驗便構建成^e三角形網格。
例如將圖1-b和圖1-c戶標的三角形網格單^it行合併後，再將圖1-a合併入其中，
iEsr完成^t海洋三角形網格的構建。設圖1-b三角形網格單元中共有m個三角形頂點，
P個三角形，圖1-c三角形網格文件中賄n個三角形頂點，q個三角形，兩者共界線4 上均棘k個三角形頂點。
4號共界線的合併將圖2-b三角形網格單元中4號共界線上的所有三角形頂點的 編號替換為圖1-c三角形網格單元中4號共界線J^J"應的地理OT相同的三角形頂點編 號。
三角形頂點和三角形的111 號再將圖1-b三角形網格單元中的非4號共界線上 的三角形頂點編號按照已有的先後順序，從n+l開々織號，編號到n+m-k號，三角形按 照已有先後)l,，從p+l開始編號，編號到P+q。,便完成了圖l-b和圖1-c所示三 角形網格單元的合併，形成了新的三角形網格單元。
按照以上同樣的方法再將1、 2、 3、 5號共界線合併，三角形頂點和三角形重親 號， 圖1-a合併入以iH角形網格單元，便完成了全球海洋三角形網格的構建，如圖2戶^。
權利要求
1、全球海洋三角形網格的構建方法，具體方法如下(1)將全球海洋連續分區並進行各分區相應地理投影變換將全球海洋連續分區為至少兩個無重疊的海域，相鄰海域交接處應有地理坐標完全相同的邊界線，該線以下稱為「共界線」，各海域根據各自地理位置進行投影變換，即將大地經緯度坐標轉化為局地投影坐標；(2)利用已有平面三角形網格製作方法在上述各連續分區內分別製作三角形網格，形成多個包括三角形頂點編號和三角形編號的「三角形網格單元」，製作三角形網格單元時必須滿足的條件是在相鄰海域共界線上設置地理位置完全相同的三角形頂點；(3)將步驟(2)中製作的各三角形網格單元中三角形頂點坐標進行與步驟(1)中對應的投影逆變換，即將局地投影坐標轉化為大地經緯度坐標，以便進行三角形網格單元的組合；(4)最後將(3)中形成的各三角形網格單元依次組合，並逐漸形成完整的全球三角形網格先將三角形網格單元合併共界線，然後將三角形網格單元中三角形頂點和三角形重新編號，而完成全球海洋三角形網格三角網格的構建。
2、 如權利要求l所述的全球海洋三角形網格的構建方法，其特徵是 上述合併三角形網格單元共界線的方法是將一個三角形網格單元A共界 線上的三角形頂點編號對應替換為另一個相鄰三角形網格單元B共界線上 與其具有相同地理位置的三角形頂點編號。
3、 如權利要求1所述的全球海洋三角形網格的構建方法，其特徵是 上述三角形頂點編號方法如下按照三角形網格單元A中三角形頂點編號 的順序，從三角形網格單元B中三角形頂點編號總數加l開始，將三角形 網格單元A中除三角形網格單元A與三角形網格單元B共界線上三角形頂 點以外的三角形頂點編號依次增加1，這樣對三角形網格單元A中三角形 頂點重新編號，三角形頂點重新編號完畢後三角形網格單元A中的三角形 頂點的最大編號為三角形網格單元A中的三角形頂點總數加上三角形網格單元B中的三角形頂點總數減去兩者共界線上三角形頂點總數。
4、如權利要求1所述的全球海洋三角形網格的構建方法，其特徵是上 述三角形編號方法如下按照三角形網格單元A中三角形編號的順序，從 三角形網格單元B中的三角形編號總數加1開始，將三角形網格單元A中 三角形編號依次增加1，這樣對三角形網格單元A中三角形重新編號，三 角形重新編號完畢後，三角形網格單元A中的三角形的最大編號應為三角 形網格單元A中的三角形總數加上三角形網格單元B中的三角形總數。
全文摘要
本發明涉及海洋科學與海洋工程數值模擬領域中的全球海洋三角形網格的構建方法。它首先將全球海洋連續分區並對各分區分別進行地理投影變換，然後利用已有平面三角形網格製作方法對上述各個分區分別構建三角形網格，得到相互割裂的三角型網格組成單元，通過合併「共界線」，最後將各三角形網格單元中的三角形頂點和三角形統一編號，完成三角形網格單元的組合，即構建成了全球海洋三角形網格。本發明克服了非平面三角形網格構建的困難，完成了全球海洋三角形網格的構建，成功避免了引入開邊界條件，實現了在「關心海域」製作高解析度三角形網格的目的，為進行精確海洋數值模擬和海洋預報打下了堅實的基礎。
文檔編號G06T17/05GK101320488SQ20081013821
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月27日 優先權日2008年6月27日
發明者於華明, 陳學恩 申請人:於華明;陳學恩