顾及球面等积格网等距变形特征的顶点定位方法和系统技术方案

本申请涉及一般的图像数据处理或产生技术领域，提供了顾及球面等积格网等距变形特征的顶点定位方法和系统。该方法先确定用于描述球面等积格网等距变形特征的最优等距指标，并根据最优等距指标确定正多面体中各个基础三角面上的最小等距变形区；然后基于研究区的位置确定对应的基础三角面以及正多面体的初始定位参数；最后，根据预设的定位优化准则调整研究区与所在基础三角面上最小等距变形区之间的相对位置，以确定正多面体的最优定位参数并重新生成球面等积格网，通过上述方法不仅能够针对不同区域的不同几何特征降低等距变形，提高球面等积格网的质量，而且保证了索引效率和计算效率。和计算效率。和计算效率。

【技术实现步骤摘要】
顾及球面等积格网等距变形特征的顶点定位方法和系统


[0001]本申请涉及一般的图像数据处理或产生
，特别涉及一种顾及球面等积格网等距变形特征的顶点定位方法和系统。

技术介绍

[0002]全球离散格网是基于球面的一种可以无限细分，但又不改变形状的地球体拟合格网，当细分到一定程度时，可以达到模拟地球表面的目的，有望从根本上解决平面模型在全球空间管理与多尺度操作上的数据断裂、几何变形和拓扑不一致等问题，能为区域动态模拟研究提供一个连续的、全球统一的分析框架。格网与邻近格网中心点距离的一致性（即等距性），保证了变量在各方向传播的等概率性和等速率性。但球面与平面拓扑不同胚，导致不存在完全等距的球面等积格网。为此，国内外研究者针对球面等积格网的几何特性和应用背景，设计了多种格网优化方法，从不同角度提高了格网的面积一致性、形状均匀性、等距性等。但优化方法计算代价大，且通过提升格网质量来提高数值模拟精度的效果并不显著。
[0003]格网与邻近格网中心点距离的不一致性称为等距变形，基于正多面体的球面等积格网，其等距变形在不同区域存在显著差异，如多面体的内部均匀区域、极点区域及个别特殊区域的等距性完全不同。当处理全球的动态模拟问题时，这种等距变形差异是不能容忍的，但当处理小区域动态模拟问题时，可以选择旋转等方式，避开存在较大等距变形的区域。球面等积格网的构建涉及四个参数：基础多面体、细分方法、投影方法以及多面体顶点定位。调整顶点定位可改变球面与研究区的相对位置，从而提高研究区内格网等距性。
[0004]近年来，国际学术界已对多面体顶点定位进行了研究。如：将正八面体中相对的两个顶点分别置于南北极点，余下点置于赤道上，且其中一个顶点在子午线上，这种定位简化了格网编码与经纬坐标的转换；将正二十面体的12个顶点置于海洋中，或将其中一个顶点置于四川省，11个顶点置于海洋中，这种定位减少了覆盖于陆地上格网的变形，是一种面向全球区域的定位优化。针对小区域跨越多个二十面体基础三角面，易造成编码索引和计算效率下降的问题，有研究者提出了一种二十面体顶点定位优化方法，该方法设置约束条件：研究区仅位于多面体的一个基础三角面内、研究区中心到基础三角面中心的距离最小；利用迭代优化法找到最适宜的定位参数，有效地避免了研究区跨越多个基础三角面的情况。但是，该方法以研究区尽可能在一个三角面内为优化条件，尚未考虑单个基础三角面内格网的几何特征，以及优化定位后研究区内格网的等距变形情况。若使用该方法，可能会增加研究区内格网等距变形的复杂度。
[0005]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种顾及球面等积格网等距变形特征的顶点定位方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：本申请提供了一种顾及球面等积格网等距变形特征的顶点定位方法，包括：确定正多面体的球面等积格网的最优等距指标；所述最优等距指标用于描述球面等积格网的等距变形特征；根据所述最优等距指标，确定正多面体中各基础三角面上的最小等距变形区；根据研究区的位置，确定所述研究区在正多面体上所在的基础三角面以及正多面体的初始定位参数；基于预设的定位优化准则，调整所述研究区与所在基础三角面上的最小等距变形区之间的相对位置，以确定正多面体的最优定位参数；其中，所述定位优化准则包括：所述研究区完全落入单个基础三角面上；和/或，所述研究区完全落入所在基础三角面上的最小等距变形区内；和/或，所述研究区的中心点与最小等距变形区的中心点重合；和/或，所述研究区的最小外包矩形的轴线与最小等距变形区的中心线平行或重合，和/或，所述研究区内的格网等距变形最小；根据所述最优定位参数，重新生成正多面体的球面等积格网。
[0008]优选地，确定正多面体的球面等积格网的最优等距指标，具体为：对任意分辨率的正多面体的球面等积格网，计算各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离；基于各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离，计算待选评价指标，所述待选评价指标有多个，多个所述待选评价指标用于从不同角度衡量各格网单元等距变形情况；基于多个所述待选评价指标分别生成对应的格网等距变形空间分布图；以格网等距变形空间分布图上的不同等距变形区之间边界的清晰度最佳为评价标准，确定正多面体的球面等积格网的最优等距指标。
[0009]优选地，所述待选评价指标包括：各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的均值、各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的标准差、各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的最小最大值之比、各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的变异系数。
[0010]优选地，所述最优等距指标为各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的最小最大值之比。
[0011]优选地，根据所述最优等距指标，确定正多面体中各基础三角面上的最小等距变形区，具体为：优选地，根据预设的等距变形区间间隔，将所述最优等距指标的取值分为多个区间；对于正多面体中任意一个基础三角面，逐个格网单元计算最优等距指标的取值；根据各个格网单元的最优等距指标的取值与各个区间的对应关系，统计该基础三角面中各个格网单元在各个区间的分布情况，并绘制等距变形分区示意图；其中，所述等距变形分区示意图上各个区间所使用的绘图样式不同，不同的绘图样式将各个区间可视化为不同的等距变形区；将各个区间中表征等距变形最小的区间对应的等距变形区作为该基础三角面的
最小等距变形区。
[0012]优选地，基于预设的定位优化准则，调整所述研究区与所在基础三角面上的最小等距变形区之间的相对位置，以确定正多面体的最优定位参数，具体为：计算所述研究区的中心点坐标；以所述研究区完全落入单个基础三角面上作为定位优化准则，计算第一定位参数Ori
Ctri
，并根据第一定位参数Ori
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更新球面等积格网；以所述研究区的中心点与最小等距变形区的中心点重合为定位优化准则，计算第二定位参数Ori
CRdopt
，并根据第二定位参数Ori
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更新球面等积格网；以所述研究区的最小外包矩形的轴线与最小等距变形区的中心线平行或重合为定位优化准则，计算第三定位参数Ori
ARdopt
，并根据第三定位参数Ori
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更新球面等积格网；计算研究区内各个格网单元的最优等距指标，并沿着最小等距变形区的中心线调整第三定位参数Ori
ARdopt
，得到最优定位参数，以保证研究区内格网等距变形最小，同时确保研究区在单个基础三角面内。
[0013]优选地，以所述研究区的最小外包矩形的轴线与最小等距变形区的中心线平行或重合为定位优化准则，计算第三定位参数Ori
ARdopt
，并根据第三定位参数Ori
ARdopt
更新球面等积格网，具体为：响应于所述研究区的面积小于预设最小阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.顾及球面等积格网等距变形特征的顶点定位方法，其特征在于，包括：确定正多面体的球面等积格网的最优等距指标；所述最优等距指标用于描述球面等积格网的等距变形特征；根据所述最优等距指标，确定正多面体中各基础三角面上的最小等距变形区；根据研究区的位置，确定所述研究区在正多面体上所在的基础三角面以及正多面体的初始定位参数；基于预设的定位优化准则，调整所述研究区与所在基础三角面上的最小等距变形区之间的相对位置，以确定正多面体的最优定位参数；其中，所述定位优化准则包括：所述研究区完全落入单个基础三角面上；和/或，所述研究区完全落入所在基础三角面上的最小等距变形区内；和/或，所述研究区的中心点与最小等距变形区的中心点重合；和/或，所述研究区的最小外包矩形的轴线与最小等距变形区的中心线平行或重合，和/或，所述研究区内的格网等距变形最小；根据所述最优定位参数，重新生成正多面体的球面等积格网。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定正多面体的球面等积格网的最优等距指标，具体为：对任意分辨率的正多面体的球面等积格网，计算各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离；基于各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离，计算待选评价指标，所述待选评价指标有多个，多个所述待选评价指标用于从不同角度衡量各格网单元等距变形情况；基于多个所述待选评价指标分别生成对应的格网等距变形空间分布图；以格网等距变形空间分布图上的不同等距变形区之间边界的清晰度最佳为评价标准，确定正多面体的球面等积格网的最优等距指标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待选评价指标包括：各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的均值、各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的标准差、各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的最小最大值之比、各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的变异系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最优等距指标为各格网单元中心点与邻近格网单元中心点间的距离的最小最大值之比。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述最优等距指标，确定正多面体中各基础三角面上的最小等距变形区，具体为：根据预设的等距变形区间间隔，将所述最优等距指标的取值分为多个区间；对于正多面体中任意一个基础三角面，逐个格网单元计算最优等距指标的取值；根据各个格网单元的最优等距指标的取值与各个区间的对应关系，统计该基础三角面中各个格网单元在各个区间的分布情况，并绘制等距变形分区示意图；其中，所述等距变形分区示意图上各个区间所使用的绘图样式不同，不同的绘图样式将各个区间可视化为不同的等距变形区；将各个区间中表征等距变形最小的区间对应的等距变形区作为该基础三角面的最小等距变形区。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于预设的定位优化准则，调整所述研究区与所在基础三角面上的最小等距变形区之间的相对位置，以确定正多面体的最优定位参数，具体为：计算所述研究区的中心点坐标；以所述研究区完全落入单个基础三角面上作为定位优化准则，计算第一定位参数Ori
Ctri
，并根据第一定位参数Ori
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更新球面等积格网；以所述研究区的中心点与最小等距变形区的中心点重合为定位优化准则，计算第二定位参数Ori
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，并根据第二定位参数Ori
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更新球面等积格网；以所述研究区的最小外包矩形的轴线与最小等距变形区的中心线平行或重合为定位优化准则，计算第三定位参数Ori
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，并根据第三定位参数Ori
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更新球面等积格网；计算研究区内各个格网单元的最优等距指标，并沿着最小等距变形区的中心线调整第三定位参数Ori
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗富丽，
申请(专利权)人：西南林业大学，
类型：发明
国别省市：