真三维地质模型构建的球体测地线八叉树网格方法

三维地质空间表达可以准确揭示地质现象与过程的空间结构与分布规律。传统三维地质建模方法广泛存在着面向局部小区域、基于投影数据、表面静态建模、难以进行3D空间查询与分析、不利于时空大数据的组织与管理等缺陷。地球剖分网格以其全球全方位视角、循环递归剖分机制和有机灵活的编解码策略为解决上述问题、构建新一代数字地球平台提供了新的技术方案。本文以郑州航空港经济区为例,利用实测地质数据,基于球体测地线八叉树剖分瓦块（SGOG网格）,建立区域真三维地质模型框架,并进行空间分析。在对原始数据进行预处理的基础上,将SGOG特定剖分层次的瓦块节点与地质体外包络体特征点数据进行匹配,构建真三维地质框架;通过漏洞修补和着色渲染,建立多尺度多地层三维地质体模型;在此基础上,进行真三维地质空间分析,包括地质体真三维剖面、数字钻孔以及几何特征参数计算。实验结果表明：本文的建模方法,不但结构简单,操作方便,适用于复杂不规则的地质体,而且可以利用SGOG瓦块的多尺度特性,灵活实现精度与尺度的自适应表达,方便进行多角度真三维空间分析。地球剖分网格是数字地球发展的必然趋势。     

多尺度地名地址空间区位编码模型研究

针对目前地名地址编码存在的区位信息缺乏、编码粒度较粗、稳定性和可读性较差等问题,本文提出了地名地址编码设计的3个原则：（1）每个地名地址的编码独立且稳定;（2）编码易于实现;（3）编码便于识读。基于地球剖分理论,设计了一种多尺度的地名地址空间区位编码模型,该编码模型以地球剖分网格作为基础单元,建立地名地址空间区位属性与球面网格的映射关系。进一步提出了地名地址空间区位编码方法,该编码是由定位码、层级码和半跨度码组成的一维定长组合码,并且从空间位置、区域范围和空间关系3个方面分析了对空间区位编码的识读方法。最后,以物流行业为例,探讨了地名地址空间区位编码模型的应用思路与前景。结果表明,该模型便于计算机存储与管理,能够为地名地址的网格化管理提供组织与表达基础,对智慧城市建设具有很强的理论和实用价值。     

GeoSOT-3D椭球体剖分真三维数据表达

随着地球观测技术和信息技术的进步,以全球为背景的科学探索不断增多,不仅是地球表面信息,地下、水下、空中等地球上各个层次的空间信息都受到极大的关注。地球球体剖分网格可以构建真三维的数据模型,进而实现空天地、地下水下一体化的空间数据组织、管理、表达与应用。本文详细论述了GeoSOT-3D椭球体剖分网格的剖分空间框架、剖分编码与剖分尺度特性等理论体系。建立基于GeoSOT-3D的空间对象的真三维表达模型。利用该真三维模型实现了地球椭球体的地上地下可视化,点线面体等空间实体的可视化。研究表明,GeoSOT-3D椭球体剖分具有椭球剖分框架简单、体系完整、二三维一致等特点,因而在该框架下的真三维数据模型可用于下一代地理信息系统中的空间大数据的组织管理与表达。     

基于GeoSOT网格的遥感数据动态展示

为了更好地展示遥感数据,本文提出网格化动态展示的方法。该方法采用了GeoSOT全球剖分网格作为数据组织的标准框架,确定了数据的空间分辨率与剖分网格的对应关系,在对数据进行多层次剖分化组织的基础上,介绍了自动式和交互式两种动态展示的方法流程和规则。实验表明,该方法能更好地实现数据监控和数据查询,是遥感数据展示方法的有益补充。     

基于全球剖分网格的空间数据全文检索方法

目前,国内外不同部门的空间数据管理系统彼此独立,数据共享检索效率低。针对此问题,本文提出了一种基于全球剖分网格的空间数据全文检索方法。该方法描述了基于全球剖分网格原理,根据地理空间实体的区位信息建立全球唯一的空间区位标识编码,通过全文索引引擎对空间区位标识编码建立全文索引,实现对地理空间数据的检索。通过对比试验可知,在大数据量的时候,基于全球剖分网格的空间数据全文检索方法比基于B+树的传统关系型数据库检索效率高,在海量空间数据的检索上具有一定应用价值。     

基于计算网格的DEM空间分析系统

计算网格技术可以解决DEM空间分析中大数据量和高密度计算对计算资源的需求。计算网格平台Alche-mi给出了模型系统的架构设计和层次设计,将系统划分为DEM分析服务器、计算网格节点和空间数据库服务器;通过集中式空间数据库服务器和基于数据分解的方法设计了系统的并行算法。实例结果表明,应用网格技术可以显著提高大计算量DEM模型分析的运算效率,具有重要理论和现实意义。     

基于全球剖分网格的大区域遥感数据快速拼接方法研究

由于遥感数据存在多种类型和不同分辨率,使之在检索、共享和整合拼接方面存在一定难度,导致在获取大区域遥感数据时,常用的基于元数据检索、共享和整合拼接的方法,数据使用率较低。对此,本文提出一种基于Geo SOT全球剖分网格的大区域遥感数据快速拼接方法,采用建立Geo SOT逻辑剖分索引的方式,对遥感数据实施剖分预处理,提高遥感数据拼接速度。最后,通过使用"天绘一号"卫星遥感数据进行对比实验证明,本文提出的大区域遥感数据快速拼接方法具有可行性和实效性。     

基于地球剖分网格的无人机数据组织模型初探

针对目前无人机数据存在的组织标识多样、内部信息索引困难、分块规则不统一等问题,本文依托Geo SOT地球剖分网格,提出了一套统一的无人机数据组织模型,在此基础上,探讨了无人机数据剖分组织模型的应用技术,为目标数据快速查询检索与多源数据产品之间的高效整合共享提供了一种新的解决方法。     

支持时空耦合计算的HTM-ST日地空间系统数据组织模型

数据组织模型是对科学数据进行有效管理、共享与应用的基础。日地空间物理学科通常采用基于语义标注的传统数据组织模型,但是该模型忽略了数据间的时空关系,难以支持大规模数据处理与关联分析,应建立一种支持时空计算的数据组织模型,从而有效支持当前日地空间物理领域对数据快速发现、精细结构识别、耦合关系研究与时空演化分析等方面的应用需求。鉴于此,本文提出了HTM-ST离散化时空数据组织模型,该模型在层次三角网格的基础上,在时间维度通过等长剖分进行扩展,从而形成离散化的时空剖分,采用时-空耦合编码将高维的剖分单元组织到一维空间中,并基于上述剖分结构与编码算法在HBase环境下设计了模型的存储方案。本文利用多颗极轨卫星的能量粒子探测数据实现了该数据组织模型的原型示范系统,并设计了基于该模型的时空查询算法和地方时全球数据插值算法,用于对该模型进行实验验证。实验分析表明,HTM-ST模型具有高效性和鲁棒性,可以作为面向时空关系的日地空间物理数据组织与存储基础。     

单元刚度矩阵的几何量分析

本文利用向量和矩阵的运算推导了单元刚度矩阵的几何量表示,分析了受三角形单元和矩形单元几何形状影响的单元刚度矩阵的性质,并将有限元网格与总体刚度矩阵相联系,直接说明了合理剖分区域Ω的基本原则。     

正二十面体六边形全球离散格网编码运算

全球离散格网系统是指把地球表面按照一定规则离散分割成多分辨率层次结构的格网单元，广泛应用于海量多源空间数据的组织、管理和分析中。六边形全球离散格网具有优良的几何特性，非常适合于空间数据的处理，如何进一步提高六边形全球离散格网编码运算的效率仍是当前研究的重点。本文采用正二十面体施耐德投影四孔径六边形全球离散格网模型，基于六边形三轴坐标与编码的二进制数的对应关系构建四孔六边形的基础编码结构，将二十面体划分为32个基础六边形，并将之分为3种基础六边形剖分瓦片，在每个六边形剖分瓦片采用基础编码结构进行编码，建立了四孔六边形全球离散格网编码，同时设计了并实现了四孔六边形编码与六边形三轴坐标之间的快速转换，基于此构建了一种高效的四孔六边形全球离散格网编码运算方案，包括编码的算数运算、空间拓扑运算和邻域检索运算及跨面运算。与现有的六边形全球离散格网编码运算方案相比，本文的方案进一步提高了编码算数运算、空间拓扑运算和邻域检索运算的效率，编码加法运算是HLQT的2~3倍，邻域检索运算分别是HLQT的3~5倍和H3的2~3倍，且受格网编码层次的影响较小，编码的跨面邻域检索运算时间略高于面内的运算，可以为全球离散格网系统的研究应用提供支撑。     

基于GeoSOT-3D的空间对象快速可视化与实验分析

地球空间信息剖分组织,在全球海量、多源、多分辨率数据组织与管理方面表现出了极大的优越性。但全球尺度的空间数据往往数据量大、内容丰富,进行对象表达时需处理的数据量,远远超出计算机硬件的处理能力。鉴此,本文在GeoSOT-3D地球空间剖分框架下,借鉴已有三维快速可视化技术,并顾及GeoSOT-3D自身的全球多尺度划分、无缝无叠、二进制一维整形编码等特性,将现有三维快速可视化方法与GeoSOT-3D剖分框架特性相结合,提出了八叉树索引的空间对象裁剪和消隐策略,实现了GeoSOT-3D框架下空间对象的快速剖分表达。同时,以空间电磁场的表达为例,开发了试验系统,并对结果进行了分析,解决了GeoSOT-3D空间对象表达效率低下的问题。     

纬线世界地图

提出以纬线为纵坐标线绘制世界地图的设想 ,建立了“广义子午线”和“广义平行圈”以及“广义经度”和“广义纬度”的概念 ,推导出球面广义经纬度与球面常规经纬度的数学关系式 ,并给出了“纬线世界地图”的简图     

特征约束六面体网格生成的改进栅格法

目前,针对地学对象的非结构化六面体网格生成问题仍未得到很好的解决。为满足相关地学研究对六面体网格的需求,促进地学模拟及传统GIS空间分析的进一步发展,本文对传统栅格法进行扩展,提出了一种面向地学研究的六面体网格生成的改进栅格法。通过提取实体模型表面的几何特征,考虑内部孔、洞约束生成骨干网格,在此基础上构建一套特征约束模板来处理复杂的特征约束,使之既能保持地学研究对象的几何形态特征,又能实现加密区域与非加密区域的平滑过渡,从而满足地学分析与模拟的需求。     

日本至中国东北区域构造应力场分布与Benioff带的形态关系研究

收集2 291个来源于NIED F-net宽频带地震台网中心M_W≥3.0地震的震源机制解,采用MSATSI构造应力反演方法,得到反映应力相对大小的R值的量θ和3个主应力轴的方位角与倾伏角,同时反演出每个网格的极射赤平投影P、T轴。以3D应力反演为导向,采用矩阵网格分区的方法,以纬度、经度、深度为坐标,将发生在每一区域的震源机制解投射到相应的矩阵区中,并反演出每个矩阵网格点的应力场变化及分布情况。反演结果表明,与板块交接的浅部区域不仅受到太平洋板块的挤压俯冲,同时也受北美板块的斜插作用;东北区域的深震为Benioff带俯冲作用的结果。     

一种基于网格虚拟参考站的伪距差分定位方法

为增强国家大地点坐标的安全性,在网络伪距差分方法基础上提出一种网格伪距差分方法。该方法将经纬线网格的交点作为虚拟参考站,将基准站的伪距改正数内插到网格虚拟参考站上,播发各虚拟参考站坐标和伪距改正数,最终实现流动站用户伪距差分定位。实验表明,该方法能获得与多基准站伪距差分定位方法相当的精度,实时水平方向定位精度优于1 m。     

A MODIFIED HYBRID ELEMENT MODEL FOR COMBINED DIFFRACTION-REFRACTION-REFLECTION-DISSIPATION WAVES OVER LARGE REGIONS

A modified hybrid element method (MHEM) including diffraction, refraction, reflection and dissipa-tion effects is developed to model wave transformation over large complex bathymetry under practical bo-undary conditions. Adoption of a simple functional in the MHEM dispenses with the additional unknownsin simultaneous equations of the conventional hybrid element method (HEM). In this paper incompleteCholeski & conjugate gradients (ICCG) algorithm is used to save computer CPU operation time and storagespace; so calculation of wave information in large an area can be carried out on PC computers. Also, theMHEM grid can be controlled by computer using local wavelength. The validity and efficiency of MHEM areconfirmed by comparisons verifying that the MHEM can proviide numerical solutions with very good accuracy.     

全球六边形离散格网的矢量线数据绘制精度控制

全球离散格网系统是一种新型的地球空间数据模型,是平面格网模型在球面上的扩展。由于六边形的几何结构优势,经常被用于球面离散格网的构建。在平面格网向球面映射过程中,因球面的不可展性,格网上的距离和方向都会发生巨大变化,导致矢量数据球面格网化绘制的精度无法得到保证,这成为矢量数据在全球离散格网显示的一个重要瓶颈,直接制约了球面格网上空间度量关系的建立。本文针对全球六边形离散格网上矢量线数据的绘制问题,研究了平面-球面映射过程,对直线方向影响的统计变化规律,对矢量线数据的格网化表达进行了精度控制,使得平面格网上的矢量绘制方法,能在球面格网上进行高精度的绘制,并保证矢量数据的球面格网绘制误差严格控制在当前层次格网的一个单元内,为格网化数据的高精度显示和格网空间度量的建立奠定了理论基础。