一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法，其技術(shù)特點(diǎn)是：對(duì)原始離散數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理，生成抽稀數(shù)據(jù)集；構(gòu)建Delauney三角網(wǎng)；提取原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形；對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行分片處理，提取分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍；對(duì)分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行擴(kuò)邊處理；對(duì)各分片數(shù)據(jù)集分別進(jìn)行網(wǎng)格化處理生成分片網(wǎng)格；對(duì)分片網(wǎng)格進(jìn)行拼接與磨光處理，生成最終的大區(qū)域、無縫網(wǎng)格。本發(fā)明可通過ArcGIS、Matlab等常用數(shù)據(jù)處理軟件建立處理模型，可快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)海洋地理和地球物理海量、大區(qū)域離散點(diǎn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化處理，解決了海量海洋環(huán)境信息網(wǎng)格化處理的復(fù)雜性和繁瑣性等問題，可廣泛應(yīng)用于海洋地理和地球物理等環(huán)境數(shù)據(jù)建模領(lǐng)域。
【專利說明】一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基于地理分片的海量離散海洋環(huán)境數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)格化是海洋環(huán)境數(shù)據(jù)二(三)維可視化、空間分析、趨勢(shì)分析、專題制圖和數(shù)字產(chǎn)品制作的基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代海洋探測(cè)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展以及研究區(qū)域和尺度的不斷拓展，海洋地理和地球物理等環(huán)境數(shù)據(jù)普遍具有大區(qū)域、海量性特征，以海洋多波束測(cè)深數(shù)據(jù)為例，1000Okm2海域的全覆蓋測(cè)量約產(chǎn)生有效水深點(diǎn)10億個(gè)。對(duì)于這種數(shù)量級(jí)的離散數(shù)據(jù)，采用主流商用數(shù)據(jù)處理軟件和常規(guī)處理方法，已經(jīng)無法完成數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化；如果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊網(wǎng)格化，則現(xiàn)有算法對(duì)分塊規(guī)則和分塊格網(wǎng)拼接的處理過程繁瑣，并且需手工對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行切分和格網(wǎng)拼接處理。而且，普通工作站計(jì)算機(jī)的處理能力有限，根據(jù)摩爾定律，Lagacherie等人于2005年提出了標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)對(duì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)的處理能力與時(shí)間的關(guān)系:
[0003]log(m) = 0.14X (Y-1955)
[0004]式中Y為年份，m為圖像的像元數(shù)。例如，當(dāng)Y=2012時(shí)，log(m) =7.98，則m=95499258 ^ 100, 000, 000，也就是說，按照2012年的計(jì)算機(jī)處理能力，可以處理的網(wǎng)格數(shù)據(jù)大約為10000X 10000個(gè)像元(格網(wǎng)節(jié)點(diǎn))。但實(shí)際海洋測(cè)量數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理中，大多數(shù)情況下會(huì)突破這個(gè)數(shù)據(jù)量限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、處理速度快、效率高的基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法。
[0006]本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1、對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理，生成抽稀數(shù)據(jù)集；
[0009]步驟2、根據(jù)抽稀數(shù)據(jù)集構(gòu)建Delauney三角網(wǎng)；
[0010]步驟3、根據(jù)Delauney三角網(wǎng)，提取原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形；
[0011]步驟4、根據(jù)原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形，對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行分片處理，對(duì)包含離散點(diǎn)較少的邊緣分片進(jìn)行合并處理；
[0012]步驟5、根據(jù)地理分片及合并處理結(jié)果，對(duì)分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行擴(kuò)邊處理；
[0013]步驟6、根據(jù)分片數(shù)據(jù)集和精確數(shù)據(jù)范圍，對(duì)各分片分別進(jìn)行網(wǎng)格化處理生成分片網(wǎng)格；
[0014]步驟7、對(duì)分片網(wǎng)格進(jìn)行拼接與磨光處理，生成最終的大區(qū)域、無縫網(wǎng)格。
[0015]而且，所述步驟I的實(shí)現(xiàn)方法為:根據(jù)測(cè)量比例尺或制圖比例尺，以地圖上一定間距對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理，將抽稀結(jié)果形成抽稀數(shù)據(jù)集并保存。[0016]而且，所述步驟2構(gòu)建的Delauney三角網(wǎng)的最大邊長(zhǎng)設(shè)置為抽稀離散點(diǎn)間距的2.5 倍。
[0017]而且，所述步驟5對(duì)分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行擴(kuò)邊處理的方法為:利用原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和各矩形分片范圍進(jìn)行多邊形求交處理，提取出各分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍，然后對(duì)各分片數(shù)據(jù)集的實(shí)際數(shù)據(jù)范圍多邊形進(jìn)行緩沖區(qū)處理，外擴(kuò)兩個(gè)格網(wǎng)間距。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0019]1、本發(fā)明通過對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理、構(gòu)建三角網(wǎng)、提取數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形、提取分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍、對(duì)分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行擴(kuò)邊處理、對(duì)分片數(shù)據(jù)集進(jìn)行網(wǎng)格化處理以及對(duì)分片網(wǎng)格進(jìn)行拼接與磨光處理生成最終網(wǎng)格，可快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)海洋地理和地球物理等海量、大區(qū)域離散點(diǎn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化處理功能，解決了海量海洋環(huán)境信息網(wǎng)格化處理的復(fù)雜性和繁瑣性等問題。
[0020]2、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，可通過ArcGIS、Matlab等常用數(shù)據(jù)處理軟件建立處理模型，克服了海量空間離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)的性能限制，采用普通商用計(jì)算機(jī)即可實(shí)現(xiàn)海量、大區(qū)域離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理的自動(dòng)化功能，可廣泛應(yīng)用于海洋地理和地球物理等環(huán)境數(shù)據(jù)建模領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的處理流程示意圖；
[0022]圖2為原始數(shù)據(jù)集地理分片編輯合并及精確數(shù)據(jù)范圍提取示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
[0024]一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0025]步驟1、對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理，生成抽稀數(shù)據(jù)集。
[0026]其具體方法為:根據(jù)測(cè)量比例尺或制圖比例尺，以地圖上Icm間距對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理，測(cè)量比例尺為1:10000時(shí)，則抽稀離散點(diǎn)的實(shí)地間距為0.01X10000=100m,抽稀結(jié)果形成抽稀數(shù)據(jù)集并保存在過程文件中，抽稀數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)量約降為原點(diǎn)集數(shù)據(jù)量的 1/1000。
[0027]步驟2、根據(jù)抽稀數(shù)據(jù)集構(gòu)建Delauney三角網(wǎng)。
[0028]其具體方法為:根據(jù)步驟I生成的抽稀數(shù)據(jù)集構(gòu)建Delauney三角網(wǎng)，構(gòu)建的Delauney三角網(wǎng)的最大邊長(zhǎng)設(shè)置為抽稀離散點(diǎn)間距的2.5倍，測(cè)量比例尺為1:1萬時(shí)，則三角網(wǎng)最大邊長(zhǎng)為0.0lX 10000X2.5=250m。
[0029]步驟3、根據(jù)Delauney三角網(wǎng)，提取原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形。
[0030]步驟4、根據(jù)原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形，對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行分片處理，對(duì)包含離散點(diǎn)較少的邊緣分片進(jìn)行合并處理。
[0031]在本步驟中，根據(jù)步驟3提取的原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形，通過外包矩形對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行地理分片，確保各分片包含的最大離散點(diǎn)數(shù)量小于計(jì)算機(jī)的處理上限，對(duì)包含離散點(diǎn)較少的邊緣分片進(jìn)行合并處理，如圖2所示，在圖中，中間淺灰色為地理分片范圍，中間深灰色為各分片精確數(shù)據(jù)范圍，數(shù)字為分片數(shù)據(jù)量。
[0032]步驟5、根據(jù)地理分片及合并處理結(jié)果，對(duì)分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行擴(kuò)邊處理。
[0033]本步驟根據(jù)步驟4的地理分片及合并處理結(jié)果，利用原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和各矩形分片范圍進(jìn)行多邊形求交處理，提取出各分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍，然后對(duì)各分片數(shù)據(jù)集的實(shí)際數(shù)據(jù)范圍多邊形進(jìn)行緩沖區(qū)處理，外擴(kuò)兩個(gè)格網(wǎng)間距，例如:網(wǎng)格分辨率為25m時(shí)，多邊形外擴(kuò)50m。
[0034]步驟6、根據(jù)分片數(shù)據(jù)集和精確數(shù)據(jù)范圍，對(duì)各分片分別進(jìn)行網(wǎng)格化處理生成各分片網(wǎng)格。
[0035]步驟7、對(duì)分片網(wǎng)格進(jìn)行拼接與磨光處理，生成最終的大區(qū)域、無縫網(wǎng)格。
[0036]通過以上步驟，即可完成海量、大區(qū)域離散海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的快速網(wǎng)格化處理功能。
[0037]本處理方法在處理過程中產(chǎn)生的中間結(jié)果，例如:抽稀數(shù)據(jù)集、Delauney三角網(wǎng)、分片數(shù)據(jù)集、分片網(wǎng)格等，可以在處理結(jié)束后刪除，也可以長(zhǎng)久保留，以便于利用多種插值方法生成滿足不同需求的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。
[0038]本處理方法可以采用ArcGIS、Matlab等商用數(shù)據(jù)處理軟件，通過簡(jiǎn)單編程即可建立海量、大區(qū)域離散海洋環(huán)境數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理模型，實(shí)現(xiàn)海量、大區(qū)域離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理的自動(dòng)化。在進(jìn)行海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理過程中，可以動(dòng)態(tài)控制以下內(nèi)容:
[0039](I)調(diào)整離散數(shù)據(jù)的抽稀間距參數(shù)，以確保抽稀數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)量適于快速構(gòu)建Delauney三角網(wǎng)；
[0040](2)調(diào)整網(wǎng)格(水平)分辨率參數(shù)，以便于生成不同分辨率的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。
[0041]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1、對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理，生成抽稀數(shù)據(jù)集； 步驟2、根據(jù)抽稀數(shù)據(jù)集構(gòu)建Delauney三角網(wǎng)； 步驟3、根據(jù)Delauney三角網(wǎng)，提取原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形； 步驟4、根據(jù)原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和外包矩形，對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行分片處理，對(duì)包含離散點(diǎn)較少的邊緣分片進(jìn)行合并處理； 步驟5、根據(jù)地理分片及合并處理結(jié)果，對(duì)分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行擴(kuò)邊處理； 步驟6、根據(jù)分片數(shù)據(jù)集和精確數(shù)據(jù)范圍，對(duì)各分片分別進(jìn)行網(wǎng)格化處理生成分片網(wǎng)格； 步驟7、對(duì)分片網(wǎng)格進(jìn)行拼接與磨光處理，生成最終的大區(qū)域、無縫網(wǎng)格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法，其特征在于:所述步驟I的實(shí)現(xiàn)方法為:根據(jù)測(cè)量比例尺或制圖比例尺，以地圖上一定間距對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽稀處理，將抽稀結(jié)果形成抽稀數(shù)據(jù)集并保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法，其特征在于:所述步驟2構(gòu)建的Delauney三角網(wǎng)的最大邊長(zhǎng)設(shè)置為抽稀離散點(diǎn)間距的2.5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地理分片的海量離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理方法，其特征在于:所述步驟5對(duì)分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行擴(kuò)邊處理的方法為:利用原始數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍和各矩形分片范圍進(jìn)行多邊形求交處理，提取出各分片數(shù)據(jù)集的精確數(shù)據(jù)范圍，然后對(duì)各分片數(shù)據(jù)集的實(shí)際數(shù)據(jù)范圍多邊形進(jìn)行緩沖區(qū)處理，外擴(kuò)兩個(gè)格網(wǎng)間距。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103870636SQ201410062979
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)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(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍92859部隊(duì)