[发明专利]一种基于高精度DEM数据的快速海陆判断方法

摘要

本发明提供了一种基于全球高精度DEM数据的快速海陆判断方法，属于地理信息系统领域，先将全球ASTER GDEM数据文件按照一定的空间索引方案进行插值重构，在此基础上对重构后的DEM数据文件进行二值化和压缩并合并成一个文件，最后利用合并后的数据文件进行实时海陆判断。该方法可对海量地理坐标进行快速的海陆判断，可广泛应用于航船舶交通信息坐标异常判断、船舶交通行为可视化与分析等领域。

主权项

1.一种基于高精度DEM数据的快速海陆判断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对全球ASTER GDEM数据文件进行插值重构获得重构后的全球DEM数据文件：S11、将全球平均分成4096×2048块，每100×100块合并为一个新的DEM文件，块内顶点个数为256×256；S12、在每个块内对256×256个顶点的高程值进行双线性插值；S13、将双线性插值后的每100×100块存储为一个新的DEM数据文件，后缀名为demx，全球共计861个这样的文件，每个demx文件分为三部分：文件头、块索引、块数据；其中，文件头存储数据的版本号和文件内的分块数目；每个块索引存储该块数据的字节总数和对应的块数据在文件的偏移地址；每个块数据存储该块的元信息和块内所有顶点的高程值；S2、对插值重构后的全球DEM数据文件进行二值化、压缩、合并：S21、二值化：根据步骤S1中每个demx文件的块数据中顶点的高程值来判断该块的地形特征，分为四种情况：海洋、陆地、海陆接边、未知，依次用整数标识记为0、1、2、3；对于海陆接边块，对海陆接边块内每个顶点继续进行海陆二值化，如果高程值小于等于0，则认为该顶点位于海洋，标识为0；否则，认为其位于陆地，标识为1；S22、压缩：对于海陆接边块中的每个顶点，每个顶点的标识占用1个bit，每8个相邻的顶点占用1个字节，然后再对二值化后的海陆接边块数据进行Zip压缩；S23、合并：将经过二值化和压缩后的861个demx文件合并为一个全球DEM数据文件；S3、利用合并后的全球DEM数据文件进行实时海陆判断：S31、将步骤S2中经过二值化、压缩、合并的全球DEM数据文件存储到计算机的硬盘，在计算机内存中构建一级索引和二级索引，其中一级索引用于记录从文件中读取的所有块的类型标识，每块占据3个字节，即24个bit位；二级索引用于记录所有海陆接边块的原始索引信息，即块的字节数和块在文件中的偏移地址；根据块的地形类型，一级索引情况如下：如果块为海洋，一级索引的24个bit位中最后3位记为000，其它位均为0，即3个字节从高位到低位依次为0、0、0；如果块为陆地，一级索引的24个bit位中最后3位记为010，其它位均为0，即3个字节从高位到低位依次为0、0、2；如果块为未知，一级索引的24个bit位中最后3位记为100，其它位均为0，即3个字节从高位到低位依次为0、0、4；如果块为海陆接边，一级索引的24个bit位中最后1位记为1，其它23个bit位用于记录该块在二级索引中的序号，即该块在所有海陆接边中的自然顺序；S32、在内存中构建完两级索引之后，进行快速海陆判断：S321、根据输入点的经纬度坐标，计算其所在的地形块，并从内存中获取该块的一级索引信息；S322、解析一级索引的3个字节，如果从高位到低位依次为0、0、0，则说明该块为海洋，从而知该点位于海洋，本次判断结束；如果从高位到低位依次为0、0、2，则说明该块为陆地，从而知该点位于陆地，本次判断结束；如果从高位到低位依次为0、0、4，则说明该块为未知，从而知该点地形未知，本次判断结束；否则，该块为海陆接边，该点位于海洋或者陆地，继续进行步骤③；S323、根据海陆接边块的全球编号，到缓存中查找是否有该块解压后的海陆二值化数据，如果有，直接转向步骤④；否则，根据一级索引中前面23个bit位的值，反算其在二级索引中的序号，并根据该序号提取其在内存中的二级索引信息，根据二级索引信息中记录的文件偏移地址，到文件对应位置读取该块数据并解压为海陆二值化数据，然后存储到缓存中；S324、根据该点的经纬度坐标，计算其在该海陆接边块中的行列号，根据行列号计算该点位于二值化数据的哪个字节，以及位于该字节的哪个bit位，如果该bit位为0，表示该点位于海洋，否则，表示该点位于陆地，本次判断结束。