CN105468759B - 空间体的频谱数据构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间体的频谱数据构建方法，包括如下步骤：构建立体化的全局数据网格；将频谱数据离散化形成包含多维电磁频谱信息的数据向量；对数据网格进行全局化编码，形成一个192位的二进制编码体系。与现有技术相比，本发明的积极效果是：能够形成符合频谱数据特点的空间数据组织体系，并能够完成与常用的经纬度坐标系间快速的转化；能够兼容地理数据、气象数据、军兵种数据等其他空间数据信息，实现在空间体中的标准化融合；按照频谱数据的特点形成完整的电磁采样和重构方法，能够实现对不同尺度要求的频谱数据离散化处理；建立二进制编码体系，对应每一个数据网格，使其能够在计算机中进行并行化高效处理，提升频谱数据的处理能力。

Description

空间体的频谱数据构建方法
技术领域
本发明属于信息技术领域，具体涉及一种空间体的频谱数据构建方法。
背景技术
随着信息化的不断发展，基于地理空间的各种数据系统不断建立，并在测绘、地质、气象、水文、交通、人口、资源、军事等各个领域得以广泛应用。这些应用均有各自的数据网格。所谓数据网格即是对信息所存在的空天环境进行逻辑或物理剖分，形成相互连接、层次分明的网格，可以方便地与其他空天数据形成较好的区位关联。
电磁频谱以电磁波的形式广泛存在于空天环境中，其分析的基础是进行离散化处理，即将连续的电磁频谱信息结合地理环境进行数字化、离散化处理，形成基于地理空间的表征形式。同时，该表征形式能够有效地融合频谱的各种特征，包括频率、能量、空间、时间、极化、调制等等。
而在当前的技术中，主要依靠经纬高的坐标体系来进行频谱数据组织，其构建基于经度、纬度、高度的坐标体系，将各种频谱数据信息按照一定的采样精度实现与坐标点的挂接，即数值与坐标点相对应，从而形成一个基于点集的数据组织方法。
这种数据组织方法只考虑离散的数据点，无法形成空间中标准化、多层级的剖分体系。在进行频谱数据组织时，只能通过经纬高点来对应离散处理的频谱数据，数据相互之间缺少立体统一的组织体系，一方面难以表达频谱数据的关联关系，另一方面这些数据无法科学化地重构整个频谱场信息，造成频谱数据的存储组织复杂，应用效率低下。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种空间体的频谱数据构建方法，以解决海量频谱数据应用时的效率问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空间体的频谱数据构建方法，包括如下步骤：
步骤一、构建立体化的全局数据网格：
1)将三维立体地球进行平面化展开，形成一个矩形地图；
2)以平面上方50万公里为界，下方地心为界将矩形地图拓展为一个长方体；
3)按照八叉树的方式将第2)步拓展的长方体剖分成8个同等大小的立方体；
4)按照第3)步所述方法进行每一个立方体的迭代往下剖分，直至最小网络的尺寸大小达到厘米级，使得整个电磁频谱所存在的空间变成一个由不同层级的立方体集合所形成的剖分空间；
步骤二、将频谱数据离散化形成包含多维电磁频谱信息的数据向量：
1)根据不同频率的波长要求，选择确定剖分层级；
2)以每一个立方体的中心点为基点，记录其多维参数信息，形成一个包含多维电磁频谱信息的数据向量；
3)针对数据记录选择的剖分层级，计算其上一个层级的8个立方体的数据向量的平均值，获得新的向量，并以此向上迭代，形成一个包含了频谱数据信息的剖分空间；
步骤三、对数据网格进行全局化编码，形成一个192位的二进制编码体系，其中前96位代表空间地理信息，中间84位中依次填充了频谱数据的所有信息，后面留有12位的扩充位数。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
1)能够形成符合频谱数据特点的空间数据组织体系，并能够完成与常用的经纬度坐标系间快速的转化；
2)能够兼容地理数据、气象数据、军兵种数据等其他空间数据信息，实现在空间体中的标准化融合；
3)按照频谱数据的特点形成完整的电磁采样和重构方法，能够实现对不同尺度要求的频谱数据离散化处理；
4)建立二进制编码体系，对应每一个数据网格，使其能够在计算机中进行并行化高效处理，提升频谱数据的处理能力。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是矩形的地图拓展为长方体的示意图；
图2是长方体剖分成8个同等大小的立方体的示意图。
具体实施方式
一种空间体的频谱数据构建方法，包括如下步骤：
步骤一、构建立体化的全局数据网格：
1)将三维立体地球进行平面化展开，形成一个矩形的地图，该地图以0度纬线(赤道)和0度经线的交汇点为中心；
2)以平面上方50万公里为界，下方地心为界(即下方为地球的半径长度)，将矩形的地图拓展为一个长方体，如图1所示；
3)按照八叉树的方式(即每一次对立体进行切分，采用前面、上面、侧面三个不同方向中心切分)剖分成8个同等大小的立方体，如图2所示；
4)按照上述方法进行每一个立方体的迭代往下剖分，使其最小网格的尺寸大小为厘米级，总共32级；
5)此时整个电磁频谱所存在的空间变成了一个由不同层级的立方体集合所形成的剖分空间。
步骤二、将频谱数据离散化形成包含多维电磁频谱信息的数据向量：
1)将频谱数据按照采样定律的要求形成离散化，即根据不同频率的波长要求，选择适当的剖分层级(立方体大小)；
2)以每一个立方体的中心点为基点，记录其频率、时间、空间、能量、极化、调制等多维参数信息，即每一个立方体形成了一个包含多维电磁频谱信息的数据向量；
3)针对数据记录选择的剖分层级，其上一个层级的数据向量通过8个立方体进行数值求平均计算，获得新的向量，并以此向上迭代；
4)这样，形成一个包含了频谱数据信息的剖分空间。
步骤三、对数据网格进行全局化编码：
1)为便于计算机并行化计算，将数据网格进行全局化编码，形成一个192位的二进制编码体系，其中前96位代表空间地理信息，中间84位中依次填充了频谱数据的所有信息，后面留有12位的扩充位数；
2)前96位的空间地理信息代表了8叉树法剖分上的信息，举例来说，如果属于第零层第3个，第一层第4个，第二层第2个，第三层的第7个剖分栅格，其空间地理信息的八进制表示为3427 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，该八进制可以转化为96位的二进制表达；
3)中间84位则按照用户自定义的编码方式填充所有频谱数据信息，在实际应用中，需保证编码方式一致；
4)在进行计算时，由于二进制相应位置的数据关联性，可以方便地实现频谱数据统计、能量统计等。
由于数据体的多层级结构，可以在不同尺度进行对应的数据融合和拆分，形成包含各种尺度要求的数据支持，同时，在数据应用时，基于频谱数据组织方法，能够实现快速的搜索、分析、处理以及删除工作，提升频谱数据的处理能力。

Claims (5)

1.一种空间体的频谱数据构建方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、构建立体化的全局数据网格：
1）将三维立体地球进行平面化展开，形成一个矩形地图；
2）以平面上方50万公里为界，下方地心为界将矩形地图拓展为一个长方体；
3）按照八叉树的方式将第2）步拓展的长方体剖分成8个同等大小的立方体：采用前面、上面、侧面三个不同方向对立方体进行中心切分；
4）按照第3）步所述方法进行每一个立方体的迭代往下剖分，直至最小网络的尺寸大小达到厘米级，使得整个电磁频谱所存在的空间变成一个由不同层级的立方体集合所形成的剖分空间；
步骤二、将频谱数据离散化形成包含多维电磁频谱信息的数据向量：
1）根据不同频率的波长要求，选择确定剖分层级；
2）以每一个立方体的中心点为基点，记录其多维参数信息，形成一个包含多维电磁频谱信息的数据向量；
3）针对数据记录选择的剖分层级，计算其上一个层级的8个立方体的数据向量的平均值，获得新的向量，并以此向上迭代，形成一个包含了频谱数据信息的剖分空间；
步骤三、对数据网格进行全局化编码，形成一个192位的二进制编码体系，其中前96位代表空间地理信息，中间84位中依次填充了频谱数据的所有信息，后面留有12位的扩充位数。
2.根据权利要求1所述的空间体的频谱数据构建方法，其特征在于：所述矩形地图以0度纬线和0度经线的交汇点为中心。
3.根据权利要求1所述的空间体的频谱数据构建方法，其特征在于：所述多维参数信息包括频率、时间、空间、能量、极化、调制信息。
4.根据权利要求1所述的空间体的频谱数据构建方法，其特征在于：前96位空间地理信息代表了8叉树法剖分上的信息。
5.根据权利要求1所述的空间体的频谱数据构建方法，其特征在于：中间84位为按照用户自定义的编码方式填充的所有频谱数据信息。
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空间电场数据动态频谱分析及其在地震分析中的应用初探;刘喆等;《第二十四届全国空间探测学术交流会论文摘要集》;20111001;第1页至第4页 *

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