一种地球重力场数据的三维可视化方法技术

一种地球重力场数据的三维可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：多源重力场数据清洗与融合，形成标准的地球重力场应用数据集；对标准的地球重力场应用数据进行有效的存储、组织和管理，建立图形图像数据的无缝组织和分块组织的存储方式；以及对标准的地球重力场应用数据进行可视化展示，实现重力数据图幅拼接、等值线的绘制及构面。

【技术实现步骤摘要】
一种地球重力场数据的三维可视化方法
本专利技术涉及地理信息处理领域，特别涉及一种地球重力场数据的三维可视化方法。
技术介绍
可视化技术是指运用计算机图形图像处理技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图形化以便理解现象、发现规律和传播知识。美国自然科学基金会于1987年提出了一份优先支持科学计算可视化(VisualizationinScientificComputing，VISC)的报告，将以往十几年发展中普遍碰到但概念不十分清晰的这一主题，界定在科学计算可视化的范围内：“可视化是一种将抽象符号转化为几何图形的计算方法，以便研究者能够观察其模拟和计算的过程和结果。科学计算可视化的含义非常广泛，它不仅包括科学计算的可视化，而且包括工程计算数据的可视化、测绘数据的可视化即空间信息的可视化。空间信息可视化是地理信息系统不可缺少的组成部分，空间信息可视化是运用计算机图形学，地图学和图像处理技术，将空间信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据和结果，用符号、图形、图像，结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。在现代大地测量学发展中，地球重力场的理论与应用研究是最活跃的学科领域之一。地球重力场是反应地球物质分布特征的物理场，制约地球及其空间任何物体的运动，与空间技术发展密切相关。目前关于针对重力场信息管理的软件国内有总参测绘信息总站开发研制全球重力信息系统(GGFIS)和美国的数据处理软件(GAMIT)，然而这两套软件都侧重于数据处理，仅能生成简单的图形，数据成果的形象表达功能不强大，所以有必要对重力场数据可视化做更深入的研究。从目前的国内外文献中可以发现，地球重力场可视化是一个比较新的研究领域。重力场数据是一种专题地理信息，与地球的空间分布有较强的相关性，但是又不同于数字高程模型、数字地表模型等表示地形起伏变化的空间尺度数据，因此对于地形数据可视化所用的方法不能适用于重力场数据。
技术实现思路
鉴于现有方案存在的问题，为了克服上述现有技术方案的不足，本专利技术提出了一种地球重力场数据的三维可视化方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种地球重力场数据的三维可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：多源重力场数据清洗与融合，形成标准的地球重力场应用数据集；对标准的地球重力场应用数据进行有效的存储、组织和管理，建立图形图像数据的无缝组织和分块组织的存储方式；以及对标准的地球重力场应用数据进行可视化展示，实现重力数据图幅拼接、等值线的绘制及构面。从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：提出了重力场数据的三维可视化系统，包括数据组织与管理、重力场数据索引方式，重力场数据文件生成，重力场数据可视化表现形式。能够对用户对重力场数据有个明确的认识。附图说明图1为本专利技术实施例地球重力场数据的三维可视化方法的流程图；图2为图1中步骤S1的流程图；图3为图1中步骤过S2的具体流程示意图。具体实施方式本专利技术某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本专利技术的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本专利技术满足适用的法律要求。在本说明书中，下述用于描述本专利技术原理的各种实施例只是说明，不应该以任何方式解释为限制专利技术的范围。参照附图的下述描述用于帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本专利技术的示例性实施例。下述描述包括多种具体细节来帮助理解，但这些细节应认为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员应认识到，在不悖离本专利技术的范围和精神的情况下，可以对本文中描述的实施例进行多种改变和修改。此外，为了清楚和简洁起见，省略了公知功能和结构的描述。此外，贯穿附图，相同附图标记用于相似功能和操作。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例提供了一种地球重力场数据的三维可视化方法，研究了重力数据的格式和处理方式，由原始重力场数据生成可视化图形图像文件，即系统的文件格式转换功能，提出了图形图像文件的分块组织问题，及数据调度策略，讨论了数据内插方法及数据切割技术，实现了重力数据图幅拼接、等值线的绘制及构面，最终实现重力数据的显示与应用。图1示出了本专利技术实施例地球重力场数据的三维可视化方法的流程图，请参照图1，本方法实施例中的地球重力场数据的三维可视化方法具体包括：S1、多源重力场数据清洗与融合，形成标准的地球重力场应用数据集；具体的，根据不同机构或部门提供的多源重力场数据，研究了多源数据的格式和处理方法，形成标准的地球重力场应用数据集。清洗融合通过多种来源的重力场应用数据，依据地球重力场模型(EGM96)，将重力测量获取得到原始数据经过处理后生成以规则网格形式存储的重力异常数据、垂线偏差数据(包括南北分量和东西分量)。根据数据内容查看是否完整、数据格式是否标准。重力场数据通常有等值线、数字重力异常模型(包括规则网格和不规则三角网)和数字垂线偏差模型(包括规则格网和不规则三角网)等表示方法。重力场数据的数学语言描述如下：对X-Y平面域D进行划分∑之后，得到一个平面区域的集合R＝{r1，r2，…，rn}和定义在R上的一个连续函数F。z＝fi(x，y)，i＝1，2，…，m，组成的二元组(∑，F)若ri与rj相邻，则在公共边界处有fi＝fj。我们称数字地形的面为每个fi函数的图，数字地形的边与节点为每个函数fi对划分∑的边与节点的约束。其中“∑”符号是表示平面域的划分结果，F是函数族，即所有f的集合，z表示某点(x，y)处的重力场大小。S1包括以下具体步骤，如图2所示：S101连接所需多源数据库并获取相关数据；具体地，重力场数据特点之一是来源广泛，除了通过传统的陆地及海洋重力加密测量获得的重力测量数据外，还有通过航空、卫星手段测得的重力数据及结合多种数据计算的可供直接使用模型数据、格网化数据，需要连接所需多源数据库并获取相关数据。S102研究和理解所获得的数据；具体地，确定在数据库中存储的数据项，对各种来源、类型及应用的重力场源数据进行分类，研究各类数据的内容及属性，研究各类重力场数据的应用。S103梳理和清洗数据；具体地，多数据结构也是海量重力场数据的特点之一，重力场信息类型多样，例如离散数据、格网数据等，故无法用一种数据结构表达，其组织与存储也需要不同模式。S104数据转换和建立数据库结构；具体地，依据各类数据内容与属性，设计多元重力场信息数据库，以关系数据库为依托对重力场数据进行存储。S105数据组合；具体地，合并去除冗余的数据表示，整合不同数据集。S106建立分析数据集；具体地，依据各类数据内容与属性，设计多元重力场信息数据库，以关系数据库为依托对重力场数据进行存储。S2、对标准的地球重力场应用数据进行有效的存储、组织和管理，建立图形图像数据的无缝组织和分块组织的存储方式。由于空间信息的海量特征，无论哪类数据，如果不进行分割而集中存放，会受到诸多因素的限制，诸如磁盘容量限制、数据维护问题等。为了解决上述问题，常用的方法是按照地图分幅的方式，即按照分块的方式组织数据，从而把每次处理的工作局限在一个较小的范围之内。当需要跨越多块数据时，利用软本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地球重力场数据的三维可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：多源重力场数据清洗与融合，形成标准的地球重力场应用数据集；S2：对标准的地球重力场应用数据进行有效的存储、组织和管理；以及S3：对标准的地球重力场应用数据进行可视化展示。

【技术特征摘要】
1.一种地球重力场数据的三维可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：多源重力场数据清洗与融合，形成标准的地球重力场应用数据集；S2：对标准的地球重力场应用数据进行有效的存储、组织和管理；以及S3：对标准的地球重力场应用数据进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的三维可视化方法，其特征在于，步骤S2包括：对于所述地球重力场应用数据集中的图像文件采用分块组织管理并采用四叉树索引机制；以及对于所述地球重力场应用数据集中的矢量数据采用无缝组织管理并采用网格型空间索引机制。3.根据权利要求2所述的三维可视化方法，其特征在于，所述分块组织管理是将一区域的空间信息按照分块方式，分割成多个数据块，以文件或表的形式存放在不同的目录或数据库中。4.根据权利要求3所述的三维可视化方法，其特征在于，所述分块方式包括标准经纬...

【专利技术属性】
技术研发人员：付琨，许光銮，王洋，李峰，孙显，刘昆，李军，马永赛，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11