CN114663614A - 一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法 - Google Patents

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曹占广
尹宗润
司光亚
杨镜宇
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Abstract

本发明提出一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法，包括选择用于剖分网格所使用的柏拉图固体的基础多面体类型A0，将所选择的基础多面体形成等面积的多个一级球面三角形，得到一级网格编号A1；将每个一级球面三角形剖分为左右两个等面积二级球面三角形，得到二级网格编号A2；将每个二级球面三角形剖分为三个等面积三级球面三角形，得到三级网格编号A3，并重复多次，直到将球面三角形剖分至所需的K级网格，得到第K级网格编号AK；以A0A1A2…Ak的编码方式，获得全部网格编号。本发明可对球面上每一个剖分面片进行标识，使得剖分面片编码具有空间位置相关性和全球唯一性，并在某种程度上可以用剖分编码来表示空间位置。

Description

一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法
技术领域
本发明属于地理信息和计算机图形技术领域，具体涉及一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法。
背景技术
球面地理网格剖分始于20世纪40年代FulleR.B.设计的戴马克松世界地图，其目的是在无明显变形(保持比例尺、方位和形态)的前提下，在平面上较为准确地描述全球，实现将球面上的世界描绘为一个具有真实比例尺、方位和形态的平面。
从技术上说，只有柏拉图固体(正四面体、正六面体或立方体、正八面体、正二十面体、正十二面体)可将地球表面完美地剖分成规则、形状相似、等积球面地理网格单元的多面体。目前的剖分方法基本都是基于上述多面体进行的进一步剖分，也多采用3、4、9等剖分孔径(剖分孔径：一个K级剖分面片所包含的K+1级剖分面片的数量)。同时，在网格建立后，需要建立一种全球空间信息标识编码，实现全球范围内唯一的空间实体编码，有利于不同平台间信息共享。
目前只有基于球面的3孔径三角形等面剖分方法能够形成在全球范围内统一的、多层级无歧义的、等面积的剖分网格体系。但其具体的剖分后网格编码方法未有研究成果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法，以解决如何建立一种全球空间信息标识编码问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法，该等面剖分网格编码方法包括如下步骤：
S1.选择用于剖分网格所使用的柏拉图固体的基础多面体类型A0，基础多面体选择正四面体时，A0取值为A；选择正八面体时，A0取值为B；选择正二十面体时，A0取值为C；
S2.将所选择的基础多面体的多面体顶点对应球面的经纬度，形成等面积的多个一级球面三角形，形成剖分的一级网格，并根据经纬度按照字母顺序得到一级网格编号A1；其中，正四面体剖分形成的一级球面三角形为4个，A1取值范围为A～D；正八面体剖分形成的一级球面三角形为8个，A1取值范围为A～H；正二十面体剖分形成的一级球面三角形为20个，A1取值范围为A～T；
S3.将每个一级球面三角形剖分为左右两个等面积二级球面三角形，形成剖分的二级网格，并根据左右位置得到二级网格编号A2；其中，对于左侧二级球面三角形，A2取值为1；对于右侧二级球面三角形，A2取值为2；
S4.将每个二级球面三角形剖分为三个等面积三级球面三角形，形成剖分的三级网格，并得到三级网格编号A3；其中，对于含有二级球面三角形最大角的三级球面三角形，A3取值为1；对于贴近编号1的三级球面三角形，A3取值为2；对于剩下的三级球面三角形，A3取值为3；
S5.根据步骤S4的剖分与取值方式，对三级球面三角形继续进行3孔径三角形等面剖分，并重复多次，直到将球面三角形剖分至所需的K级网格，并依次得到第四级网格编号A4、第五级网格编号A、第六级网格编号A6，直到第K级网格编号AK；
S6.以A0A1A2…Ak的编码方式，获得第K级的全部网格编号，由此确定出基于球面的3孔径三角形等面剖分网格的每一个剖分面片的唯一编码。
(三)有益效果
本发明提出一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法，包括选择用于剖分网格所使用的柏拉图固体的基础多面体类型A0，将所选择的基础多面体形成等面积的多个一级球面三角形，得到一级网格编号A1；将每个一级球面三角形剖分为左右两个等面积二级球面三角形，得到二级网格编号A2；将每个二级球面三角形剖分为三个等面积三级球面三角形，得到三级网格编号A3，并重复多次，直到将球面三角形剖分至所需的K级网格，得到第K级网格编号AK；以A0A1A2…Ak的编码方式，获得全部网格编号。本发明可对球面上每一个剖分面片进行标识，使得剖分面片编码具有空间位置相关性和全球唯一性，并在某种程度上可以用剖分编码来表示空间位置。
附图说明
图1为本发明实施例中正四面体的顶点坐标示意图；
图2为本发明实施例中正八面体的顶点坐标示意图；
图3为本发明实施例中正二十面体的顶点坐标示意图；
图4为本发明实施例中剖分的二级网格编号示意图；
图5为本发明实施例中剖分的三级网格编号示意图；
图6为本发明实施例中剖分的四级网格编号示意图；
图7为本发明实施例中剖分的五级网格编号示意图；
图8为本发明实施例中剖分的六级网格编号示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法，具体包括如下步骤：
S1.选择用于剖分网格所使用的柏拉图固体的基础多面体类型A0，基础多面体选择正四面体时，A0取值为A；选择正八面体时，A0取值为B；选择正二十面体时，A0取值为C；
S2.将所选择的基础多面体的多面体顶点对应球面的经纬度，形成等面积的多个一级球面三角形，形成剖分的一级网格，并根据经纬度按照字母顺序得到一级网格编号A1。
如图1所示，正四面体剖分形成的一级球面三角形为4个，A1取值范围为A～D；如图2所示，正八面体剖分形成的一级球面三角形为8个，A1取值范围为A～H；如图3所示，正二十面体剖分形成的一级球面三角形为20个，A1取值范围为A～T。
S3.将每个一级球面三角形剖分为左右两个等面积二级球面三角形，形成剖分的二级网格，并根据左右位置得到二级网格编号A2。如图4所示，对于左侧二级球面三角形，A2取值为1；对于右侧二级球面三角形，A2取值为2。
S4.将每个二级球面三角形剖分为三个等面积三级球面三角形，形成剖分的三级网格，并得到三级网格编号A3。如图5所示，对于含有二级球面三角形最大角的三级球面三角形，A3取值为1；对于贴近编号1的三级球面三角形，A3取值为2；对于剩下的三级球面三角形，A3取值为3。
S5.根据步骤S4的剖分与取值方式，对三级球面三角形继续进行3孔径三角形等面剖分，并重复多次，直到将球面三角形剖分至所需的K级网格，并依次得到第四级网格编号A4(基于图5所示的三级球面三角形进行剖分)，如图6所示；第五级网格编号A5(基于图6所示的四级球面三角形进行剖分)，如图7所示；第六级网格编号A6(基于图7所示的五级球面三角形进行剖分)，如图8所示；直到第K级网格编号AK。
S6.以A0A1A2…Ak的编码方式，获得第K级的全部网格编号，由此确定出基于球面的3孔径三角形等面剖分网格的每一个剖分面片的唯一编码。如图8所示，假定所选柏拉图固体为正八面体，一级球面三角形选择A区域，则所圈出的第六级三角面片的编码为BA11333。
通过本发明的等面剖分网格编码方法，可对球面上的每一个剖分面片进行标识，使得剖分面片编码具有一定的空间位置相关性和全球唯一性，并在某种程度上可以用剖分编码来表示空间位置。另外，从图8中可以看出，编号为1和2组合的三角面片以及编号为3的单独组合三角面片可以构成相对独立的类六边形，可以为球面六角网格的剖分及编码提供新的解决方案。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于球面的3孔径三角形等面剖分网格编码方法，其特征在于，所述等面剖分网格编码方法包括如下步骤：
S1.选择用于剖分网格所使用的柏拉图固体的基础多面体类型A0，基础多面体选择正四面体时，A0取值为A；选择正八面体时，A0取值为B；选择正二十面体时，A0取值为C；
S2.将所选择的基础多面体的多面体顶点对应球面的经纬度，形成等面积的多个一级球面三角形，形成剖分的一级网格，并根据经纬度按照字母顺序得到一级网格编号A1；其中，正四面体剖分形成的一级球面三角形为4个，A1取值范围为A～D；正八面体剖分形成的一级球面三角形为8个，A1取值范围为A～H；正二十面体剖分形成的一级球面三角形为20个，A1取值范围为A～T；
S3.将每个一级球面三角形剖分为左右两个等面积二级球面三角形，形成剖分的二级网格，并根据左右位置得到二级网格编号A2；其中，对于左侧二级球面三角形，A2取值为1；对于右侧二级球面三角形，A2取值为2；
S4.将每个二级球面三角形剖分为三个等面积三级球面三角形，形成剖分的三级网格，并得到三级网格编号A3；其中，对于含有二级球面三角形最大角的三级球面三角形，A3取值为1；对于贴近编号1的三级球面三角形，A3取值为2；对于剩下的三级球面三角形，A3取值为3；
S5.根据步骤S4的剖分与取值方式，对三级球面三角形继续进行3孔径三角形等面剖分，并重复多次，直到将球面三角形剖分至所需的K级网格，并依次得到第四级网格编号A4、第五级网格编号A、第六级网格编号A6，直到第K级网格编号AK；
S6.以A0A1A2…Ak的编码方式，获得第K级的全部网格编号，由此确定出基于球面的3孔径三角形等面剖分网格的每一个剖分面片的唯一编码。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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