[发明专利]一种地理坐标向球面三角形离散格网编码的快速转换方法有效

专利信息
申请号: 201710416259.8 申请日: 2017-06-06
公开(公告)号: CN107229725B 公开(公告)日: 2019-07-09
发明(设计)人: 练文杰;周良辰;林冰仙;许德朋;闾国年 申请(专利权)人: 南京师范大学
主分类号: G06F16/29 分类号: G06F16/29
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 唐红
地址: 210000 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 格网 地理坐标 快速转换 算法时间复杂度 比例尺 地图比例尺 输入经纬度 变化规律 传统算法 几何性质 线性增长 直接映射 转换效率 坐标点 转换 递归 逼近 输出 行列 保证
【权利要求书】:

1.一种地理坐标向球面三角形离散格网编码的快速转换方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)输入经纬度坐标点P以及点P所在地图的比例尺;

(2)根据地图比例尺确定格网编码的目标剖分层次L与控制剖分层次LC;

(3)在当前控制三角形的剖分层次低于控制剖分层次LC时,采用递归逼近法得到点P在控制剖分层次LC上所对应的格网行号X列号Y和对应的控制三角形单元V0V1V2

(4)当行列号转换到控制剖分层次LC时,球面格网的曲率已趋于平面,采用直接映射方法在控制三角形V0V1V2内得到目标剖分层次上对应的最终格网行列号X和Y;

(5)将最终行列号转换为格网编码,并作为结果输出;

其中,步骤(4)通过步骤(3)确定控制剖分层次三角形在初始三角形单元内对应的格网行列号X、Y后,在余下的剖分层次N=L-LC间采用直接映射方法获得待求点P所对应的三角形格网行列号:在控制剖分层次中确定的控制三角形单元V0V1V2内,待求点P所处的行列号tempX、tempY可由P与该控制三角形V0V1V2的相对位置求得,具体流程如下:

(4.1)在控制三角形单元V0V1V2内,过V0作V1V2的垂线交V1V2于M1,过待求点P且与V1V2平行的直线交V0M1于N1,计算列方向上的三角形格元高度进而获得控制三角形内的列号

(4.2)计算M2V2方向上的三角形格元高度从而待求点P相对于直线V0V1的偏移数结合点P所在列号tempY,点P所在的三角形格元就定位到两个格元之内,此时tempX=2×L1,或者tempX=2×L1+1;

(4.3)计算M3V1方向上的三角形格元高度从而待求点P相对于点V1的偏移数结合点P所在列号tempY,点P所在的三角形格元就定位到两个格元之内,此时tempX=2×(L2-2N+tempY)+1,或者tempX=2×(L2-2N+tempY)+2;

(4.4)步骤(4.2)和步骤(4.3)各确定两个三角形格元,它们的交集即为待求点P所在的三角形格元;先令tempX=2×L1,若tempX≠2×(L2-2N+tempY)+1且tempX≠2×(L2-2N+tempY)+2,则令tempX=2×L1+1;

(4.5)若控制三角形V0V1V2的方向与初始三角形方向相反,则令tempY=2N-tempY-1,tempX=2×tempY+tempX+1;

(4.6)finY=Y×2N+tempY,行列号finX,finY就为最终确定待求点P在初始格网中所对应的格网行列号;

上述过程中,N1为过P点的V1V2平行线与V0M1的交点;M2为V0V1与V2M2的垂足,N2为过P点的V0V1平行线与V2M2的交点;M3为V0V2与V1M3的垂足,N3为过P点的V0V2平行线与V1M3的交点;V0V1垂直于M2V2,M2V2方向是指三角形以V0V1为底时的高方向;V0V2与M3V1垂直,M3V1方向是指三角形以V0V2为底时的高方向;|M2N2|、|V1N3|分别表示M2N2和V1N3的长度。

2.根据权利要求1所述的地理坐标向球面三角形离散格网编码的快速转换方法,其特征在于:所述步骤(3)的具体流程如下:

(3.1)将P转换成空间直角坐标,初始化格网编码的行号X、列号Y和剖分层次l:X=0,Y=0,l=0;

(3.2)通过点P与各初始三角形单元边界的关系确定其所在的初始三角形单元,并用初始三角形单元的顶点与方向初始化控制三角形顶点V0、V1、V2和方向d;

(3.3)若当前控制三角形的剖分层次l等于控制剖分层次LC,则当前行列号即为点P在控制剖分层次上对应的格网行列号,同时得到对应的控制三角形V0V1V2,递归算法结束,进入直接映射;否则,进入步骤(3.4);

(3.4)以当前控制三角形边界V0V1的中点M0、V0V2的中点M2以及球心O构成平面OM0M2,求其三维空间中的平面方程;由于平面OM0M2经过球心O,则可得平面OM0M2的法向量根据法方程直接给出平面OM0M2的点法式方程xN×x+yN×y+zN×z=0;将点P转换为空间直角坐标后,代入平面方程,若结果大于0,则在平面上方,下一层次的控制三角形为当前控制三角形的上部子三角形,进入步骤(3.7);若结果小于0,则进入步骤(3.5);其中,(xN,yN,zN)为法向量的坐标;

(3.5)用同样方法判断P是否在平面OM1M0之上,若是,下一层次的控制三角形为当前控制三角形的左部子三角形,进入步骤(3.7),否则进入步骤(3.6);其中,O为球心,M1为V1V2中点,M0为V0V1中点;

(3.6)再用同样方法判断P是否在平面OM2M1之上,若是,下一层次的控制三角形为当前控制三角形的右部子三角形;否则,下一层次的控制三角形为当前控制三角形的中部子三角形,进入步骤(3.7);

(3.7)按照下表中的行列号更新规则,更新行号X和列号Y,同时更新当前控制三角形的顶点V0、V1、V2和方向d,l=l+1,返回步骤(3.3);

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