一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法
2023-08-03 02:34:31 3
一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法，其技術特點是：對原始離散數據集進行抽稀處理，生成抽稀數據集；構建Delauney三角網；提取原始數據集的精確數據範圍和外包矩形；對原始數據集進行分片處理，提取分片數據集的精確數據範圍；對分片數據集的精確數據範圍進行擴邊處理；對各分片數據集分別進行網格化處理生成分片網格；對分片網格進行拼接與磨光處理，生成最終的大區域、無縫網格。本發明可通過ArcGIS、Matlab等常用數據處理軟體建立處理模型，可快速準確地實現海洋地理和地球物理海量、大區域離散點數據的網格化處理，解決了海量海洋環境信息網格化處理的複雜性和繁瑣性等問題，可廣泛應用於海洋地理和地球物理等環境數據建模領域。
【專利說明】一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於海洋測量【技術領域】，尤其是一種基於地理分片的海量離散海洋環境數據網格化處理方法。
【背景技術】
[0002]網格化是海洋環境數據二(三)維可視化、空間分析、趨勢分析、專題製圖和數字產品製作的基礎。隨著現代海洋探測技術和傳感器技術的發展以及研究區域和尺度的不斷拓展，海洋地理和地球物理等環境數據普遍具有大區域、海量性特徵，以海洋多波束測深數據為例，1000Okm2海域的全覆蓋測量約產生有效水深點10億個。對於這種數量級的離散數據，採用主流商用數據處理軟體和常規處理方法，已經無法完成數據的網格化；如果對數據進行分塊網格化，則現有算法對分塊規則和分塊格網拼接的處理過程繁瑣，並且需手工對數據進行切分和格網拼接處理。而且，普通工作站計算機的處理能力有限，根據摩爾定律，Lagacherie等人於2005年提出了標準計算機對網格數據的處理能力與時間的關係:
[0003]log(m) = 0.14X (Y-1955)
[0004]式中Y為年份，m為圖像的像元數。例如，當Y=2012時，log(m) =7.98，則m=95499258 ^ 100, 000, 000，也就是說，按照2012年的計算機處理能力，可以處理的網格數據大約為10000X 10000個像元(格網節點)。但實際海洋測量數據網格化處理中，大多數情況下會突破這個數據量限制。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計合理、處理速度快、效率高的基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法。
[0006]本發明解決現有的技術問題是採取以下技術方案實現的:
[0007]一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1、對原始數據集進行抽稀處理，生成抽稀數據集；
[0009]步驟2、根據抽稀數據集構建Delauney三角網；
[0010]步驟3、根據Delauney三角網，提取原始數據集的精確數據範圍和外包矩形；
[0011]步驟4、根據原始數據集的精確數據範圍和外包矩形，對原始數據集進行分片處理，對包含離散點較少的邊緣分片進行合併處理；
[0012]步驟5、根據地理分片及合併處理結果，對分片數據集的精確數據範圍進行擴邊處理；
[0013]步驟6、根據分片數據集和精確數據範圍，對各分片分別進行網格化處理生成分片網格；
[0014]步驟7、對分片網格進行拼接與磨光處理，生成最終的大區域、無縫網格。
[0015]而且，所述步驟I的實現方法為:根據測量比例尺或製圖比例尺，以地圖上一定間距對原始數據集進行抽稀處理，將抽稀結果形成抽稀數據集並保存。[0016]而且，所述步驟2構建的Delauney三角網的最大邊長設置為抽稀離散點間距的2.5 倍。
[0017]而且，所述步驟5對分片數據集的精確數據範圍進行擴邊處理的方法為:利用原始數據集的精確數據範圍和各矩形分片範圍進行多邊形求交處理，提取出各分片數據集的精確數據範圍，然後對各分片數據集的實際數據範圍多邊形進行緩衝區處理，外擴兩個格網間距。
[0018]本發明的優點和積極效果是:
[0019]1、本發明通過對原始數據集進行抽稀處理、構建三角網、提取數據集的精確數據範圍和外包矩形、提取分片數據集的精確數據範圍、對分片數據集的精確數據範圍進行擴邊處理、對分片數據集進行網格化處理以及對分片網格進行拼接與磨光處理生成最終網格，可快速準確地實現海洋地理和地球物理等海量、大區域離散點數據的網格化處理功能，解決了海量海洋環境信息網格化處理的複雜性和繁瑣性等問題。
[0020]2、本發明設計合理，可通過ArcGIS、Matlab等常用數據處理軟體建立處理模型，克服了海量空間離散數據網格化處理時對計算機的性能限制，採用普通商用計算機即可實現海量、大區域離散數據網格化處理的自動化功能，可廣泛應用於海洋地理和地球物理等環境數據建模領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的處理流程示意圖；
[0022]圖2為原始數據集地理分片編輯合併及精確數據範圍提取示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。
[0024]一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0025]步驟1、對原始數據集進行抽稀處理，生成抽稀數據集。
[0026]其具體方法為:根據測量比例尺或製圖比例尺，以地圖上Icm間距對原始數據集進行抽稀處理，測量比例尺為1:10000時，則抽稀離散點的實地間距為0.01X10000=100m,抽稀結果形成抽稀數據集並保存在過程文件中，抽稀數據集的數據量約降為原點集數據量的 1/1000。
[0027]步驟2、根據抽稀數據集構建Delauney三角網。
[0028]其具體方法為:根據步驟I生成的抽稀數據集構建Delauney三角網，構建的Delauney三角網的最大邊長設置為抽稀離散點間距的2.5倍，測量比例尺為1:1萬時，則三角網最大邊長為0.0lX 10000X2.5=250m。
[0029]步驟3、根據Delauney三角網，提取原始數據集的精確數據範圍和外包矩形。
[0030]步驟4、根據原始數據集的精確數據範圍和外包矩形，對原始數據集進行分片處理，對包含離散點較少的邊緣分片進行合併處理。
[0031]在本步驟中，根據步驟3提取的原始數據集的精確數據範圍和外包矩形，通過外包矩形對原始數據集進行地理分片，確保各分片包含的最大離散點數量小於計算機的處理上限，對包含離散點較少的邊緣分片進行合併處理，如圖2所示，在圖中，中間淺灰色為地理分片範圍，中間深灰色為各分片精確數據範圍，數字為分片數據量。
[0032]步驟5、根據地理分片及合併處理結果，對分片數據集的精確數據範圍進行擴邊處理。
[0033]本步驟根據步驟4的地理分片及合併處理結果，利用原始數據集的精確數據範圍和各矩形分片範圍進行多邊形求交處理，提取出各分片數據集的精確數據範圍，然後對各分片數據集的實際數據範圍多邊形進行緩衝區處理，外擴兩個格網間距，例如:網格解析度為25m時，多邊形外擴50m。
[0034]步驟6、根據分片數據集和精確數據範圍，對各分片分別進行網格化處理生成各分片網格。
[0035]步驟7、對分片網格進行拼接與磨光處理，生成最終的大區域、無縫網格。
[0036]通過以上步驟，即可完成海量、大區域離散海洋環境數據的快速網格化處理功能。
[0037]本處理方法在處理過程中產生的中間結果，例如:抽稀數據集、Delauney三角網、分片數據集、分片網格等，可以在處理結束後刪除，也可以長久保留，以便於利用多種插值方法生成滿足不同需求的網格數據。
[0038]本處理方法可以採用ArcGIS、Matlab等商用數據處理軟體，通過簡單編程即可建立海量、大區域離散海洋環境數據網格化處理模型，實現海量、大區域離散數據網格化處理的自動化。在進行海量離散數據網格化處理過程中，可以動態控制以下內容:
[0039](I)調整離散數據的抽稀間距參數，以確保抽稀數據集的數據量適於快速構建Delauney三角網；
[0040](2)調整網格(水平)解析度參數，以便於生成不同解析度的網格數據。
[0041]需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明包括並不限於【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本發明保護的範圍。
【權利要求】
1.一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法，其特徵在於包括以下步驟: 步驟1、對原始數據集進行抽稀處理，生成抽稀數據集； 步驟2、根據抽稀數據集構建Delauney三角網； 步驟3、根據Delauney三角網，提取原始數據集的精確數據範圍和外包矩形； 步驟4、根據原始數據集的精確數據範圍和外包矩形，對原始數據集進行分片處理，對包含離散點較少的邊緣分片進行合併處理； 步驟5、根據地理分片及合併處理結果，對分片數據集的精確數據範圍進行擴邊處理； 步驟6、根據分片數據集和精確數據範圍，對各分片分別進行網格化處理生成分片網格； 步驟7、對分片網格進行拼接與磨光處理，生成最終的大區域、無縫網格。
2.根據權利要求1所述的一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法，其特徵在於:所述步驟I的實現方法為:根據測量比例尺或製圖比例尺，以地圖上一定間距對原始數據集進行抽稀處理，將抽稀結果形成抽稀數據集並保存。
3.根據權利要求1所述的一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法，其特徵在於:所述步驟2構建的Delauney三角網的最大邊長設置為抽稀離散點間距的2.5倍。
4.根據權利要求1所述的一種基於地理分片的海量離散數據網格化處理方法，其特徵在於:所述步驟5對分片數據集的精確數據範圍進行擴邊處理的方法為:利用原始數據集的精確數據範圍和各矩形分片範圍進行多邊形求交處理，提取出各分片數據集的精確數據範圍，然後對各分片數據集的實際數據範圍多邊形進行緩衝區處理，外擴兩個格網間距。
【文檔編號】G06F17/50GK103870636SQ201410062979
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】徐廣袖, 李凱鋒, 吳太旗, 陸秀平, 任來平, 歐陽永忠, 王耿峰 申請人:中國人民解放軍92859部隊