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为提高线性八叉树邻近格元计算效率,利用Hilbert码标记格元,提出一种邻近格元Hilbert码快速计算方法。以Hilbert基元曲线为基础,引入状态向量的概念以记录Hilbert曲线对同属于一个父格元的所有子格元的填充顺序,从而建立状态向量的层级演进与退化函数,得到状态向量在m阶与m+1阶曲线中的层级映射关系,最终利用状态向量及其层级演进与退化函数实现邻近格元Hilbert码的计算。结果表明,所提算法计算结果正确;状态向量计算速度随层级提高而降低,在第20层级上1 ms内可完成4 201个格元的计算,对后续邻近格元计算影响较小;在指定层级上同等数量的邻近格元计算中,该算法的速度明显优于现有Morton码转换算法,在第15层级上百万级规模的邻近格元计算中,该算法的速度约为现有Morton码转换算法的2.1~2.4倍;在不同层级的百万级规模邻近格元计算中,该算法计算速度相比现有Morton码转换算法的提升倍数随层级提高而增大,在第20层级上该算法的效率提升达到2.6倍。 相似文献
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《武汉大学学报(信息科学版)》2020,(9)
在虚拟战场环境中,时空数据的高效组织是动态描述战场关键要素、实时分析军事行动计划的前提。首先对经度、纬度、时间进行同步层次嵌套细分来构建规则的多分辨率时空网格,然后基于Hilbert曲线设计时空格元编码,进而根据虚拟战场环境时空数据与时空格元Hilbert码的对应关系,提出一种基于Hilbert码的时空数据索引方法。在此基础上设计实验,比较格元编码的时空邻近性、索引构建效率以及查询效率。结果表明,Hilbert码方法在邻近性上优于Morton码,索引构建速度满足大规模时空数据处理需要,且查询效率优于直接基于经度、纬度、时间查询和基于Morton码查询的方法,可作为虚拟战场中作战计划推演、战场环境要素可视化与分析等时空操作的基础。 相似文献
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全球离散格网为全球尺度的空间数据组织与管理提供了基础环境,而全球离散格网的编码体系,则可屏蔽不同坐标参考框架下的坐标转换,减少空间分析的复杂度,有利于数据的多尺度表达和统一建模。相对于其他类型的全球离散格网,基于正二十面体所构建的球面菱形离散格网具有更均匀的几何性质,有利于球面空间数据的集成与表达。但基于正二十面体的球面菱形离散格网的初始菱形边线并不贴合经纬线,这导致相对于基于正八面体的球面菱形离散格网,其格网结构更为复杂。这对构建正二十面体球面菱形离散格网的层次编码模型和建立其与地理坐标间的映射关系转换带来了新的挑战。针对这一问题,本文基于Hilbert曲线构建了正二十面体球面菱形离散格网编码模型,并在此基础上设计了格网编码与地理坐标的相互转换方法。研究表明,利用球面菱形离散格网与平面规则格网的相似性,基于Hilbert曲线构建的正二十面体球面菱形离散格网编码模型能够隐式表达空间尺度与位置信息,且在地理坐标与格网编码转换方面兼具效率与精度,可以支持全球海量空间数据建模、集成管理以及各类空间分析。 相似文献
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首先介绍全球网格系统的应用需求,讨论采用正多面体剖分的基本要素。在此基础上,提出一种新型的便于存储,具有多分辨率层次索引、管理能力的六边形剖分全球网格系统的设计思路、产生步骤和生成算法。分析现有六边形索引机制的缺陷,给出一种新的球面六边形网格层次结构,在该结构的基础上设计网格的层次化编码方式,成功建立网格的编码空间,详细探讨经纬度坐标与网格地址编码的转换问题,给出并实现基于递归层次离散网格坐标系统的互换算法,严格保证计算的准确性和可靠性。该结构能够无缝地表达和处理不同分辨率的全球网格空间数据。 相似文献
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Hilbert曲线具有良好的聚簇性,使其成为设计全球立体网格多维数据索引的重要工具。但当数据集在不同维度上的分布密度存在较大差异时,常规Hilbert曲线索引会出现大量的冗余。对此,本文基于Gray码推导分析了Hilbert曲线索引的构造特点,进而设计实现了紧致Hilbert曲线索引算法,在保持Hilbert曲线良好聚簇性的同时,避免了数据维度分布差异带来的索引冗余问题。试验结果表明,相比常规Hilbert索引,紧致Hilbert曲线索引计算复杂度相当,在实例数据测试中编码耗时减少约40%,索引存储空间减少约46%,排序速度约为Hilbert排序的4.3倍。 相似文献
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递归网格排序算法(sort-tile-recursive,STR)是一种性能优良的静态变体,其构建效率高效,查询性能较为优良,但是没有很好的兼顾到数据本身的聚集特性。Hilbert曲线具有较好的数据聚集特性,但是存在一定信息的丢失。本文利用Hilbert曲线的聚集性来提高STR-树的数据聚集性能,提出了一种基于Hilbert编码的STR索引改进算法,并在改进中弥补信息丢失的问题。算法首先按照MBR的Hilbert值进行排序,根据节点容量生成子节点,形成各聚类中心,针对Hilbert异常值采用距离约束条件进行处理;迭代以上过程,生成Hilbert STR-树。研究结果表明,该算法的查询效率优于STR-树和R树。 相似文献
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传统的Bursa七参数模型坐标转换方法在大旋转角应用中存在不足,且未考虑到随机误差。基于EIV模型的多元总体最小二乘方法,不仅考虑了系数矩阵和观测值的随机误差,而且直接通过奇异值分解求解坐标旋转矩阵,大大简化了计算步骤,无须迭代计算。推导了多元总体最小二乘的坐标转换公式,设计了转换算法,并利用模拟数据对大角度三维坐标转换进行了验证。结果表明:多元总体最小二乘方法比基于Gauss-Markov(GM)模型的最小二乘方法的精度更高,且无须迭代计算,计算过程更加高效。 相似文献
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选定月固坐标系为月球圈层空间网格的坐标基础,根据月球结构及其人造月球卫星轨道分布情况划分月球基准圈层面,采用剖分曲线l和b对月球圈层面进行层次细分,实现对圈层面层次细分。然后,结合圈层径等距细分对月球圈层体进行层次细分,实现对圈层体层次细分,建立月球圈层空间立体网格模型。采用Hilbert曲线填充算法,实现对月球圈层网格统一编码,编码效率较高,为网格数据组织奠定基础。 相似文献
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平面四孔六边形格网系统编码运算 总被引：2，自引：2，他引：0
全球离散格网系统是支持多源地球空间信息融合处理的新型数据模型。六边形格网系统具有优良的几何属性,相关研究已引起学术界的关注,单元层次关系描述与编码方案设计是其研究难点。本文根据平面四孔六边形格网系统结构特点,设计“格点四叉树”层次编码结构,定义编码运算并归纳运算规律,据此实现二维直角坐标与单元编码的相互转换。与同类成果相比,格点四叉树从原理上克服了奇（偶）分层编码、单元中心与顶点混合编码导致的诸多缺陷,且编码运算规律简明,易于算法实现。试验结果表明,格点四叉树编码加法运算的效率约是PYXIS的6倍、HQBS的5倍;直角坐标转换到编码的效率约为HQBS的5倍,编码转换到直角坐标的效率约为HQBS的3倍。 相似文献
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全球离散格网系统是支持多源地球空间信息融合处理的有效解决方案,格网系统单元层次关系及全球统一编码运算是研究难点。首先,根据四孔六边形剖分特点,提出封闭二十面体表面的一致瓦片层次结构;然后,利用复进制数建立一致瓦片层次结构的编码数学模型,并等价设计全球统一编码运算、编码邻近查询、编码与地理坐标转换等算法;最后,设计了格网层次结构验证和编码运算效率测试实验。实验结果表明,一致瓦片层次结构的编码与地理坐标转换平均效率分别约是同类成果的2.74、1.73倍,编码邻近查询平均效率约是其7.46倍,且随着格网层次升高,效率优势更显著;与同类成果相比,所提方案瓦片具有一致性,且数量更少,算法复杂度低;层次结构的原理简明易懂,计算机执行效率高,可为多源对地观测数据统一组织管理、处理分析提供理论和技术支撑。 相似文献
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格网系统是一种多分辨率栅格数据结构，在多尺度地理空间数据组织、处理和分析中应用广泛。六边形格网系统具有重要几何特性，相关研究已引起学术界广泛关注，格网层次关系描述及计算是研究难点之一。本文引入复进制数理论，通过间隔层次格网单元隶属关系，建立平面四孔六边形格网系统数学模型，据此提出等效编码方案，定义编码运算并归纳运算规则，设计编码索引、编码与笛卡儿坐标互换算法。对比试验结果表明，本文提出的编码方案与同类成果相比具有结构对称性，可显著提高编码操作效率，具有实际应用潜力。 相似文献
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基于全球离散网格框架的局部网格划分 总被引：2，自引：0，他引：2
从全球离散网格系统的应用需求出发,分析全球框架下建立局部网格的重要性,在此基础上提出全球离散网格系统下同构化的局部网格生成的基本思路,详细分析局部网格的复杂球面边界问题,从点与球面三角形的位置关系入手,讨论点与任意球面多边形的相对位置关系,研究基于球面任意多边形的边缘简化算法、判断点与球面任意多边形相互关系的算法、考虑跨面问题的网格区域裁减以及网格数据的层次生成算法.通过实验证明这些方法的效率和准确性.Abstract： Firstly, the paper analyzed the essentiality of generating partial grids based on the application and requirement of discrete global grid systems. And then, we brought forward the fundermental thought of generating partial grid which is under the discrete global grid frame, and discussed the detailed edge problems of partial highprecision grid. Started with the ubiety between a point and a spherical triangle, we discussed the ubiety between a point and a spherical random polygon, and then edge simplifying algorithm of spherical random polygon are studied, as well as co-relationship between points and spherical random polygon, grid district clipping based on spanning the developed surface and grid data hierarchical creating algorithm. In the end we prove exactness and efficiency of the algorithm through the experiments. 相似文献
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通信、导航、遥感一体的天基信息服务系统的建设将对跨境实时通信、动目标全球跟踪、灾害快速响应等提供有力保障,同时也对高效的网络通信,特别是卫星路由规划算法提出了新的要求。为优化通信链路,进一步降低时延,充分利用网格空间关系直视、编码计算效率高的优势,提出了卫星星座空间互联网格化计算方法。基于GeoSOT-3D(geographic coordinate subdivision grid with one dimension integer coding on 2nTree-3D)模型,构建了空天网格索引大表,并提出了一套通过查询网格通视情况来进行卫星通视分析以及星间路由规划的算法。通过仿真90/15/2的Walker星座,构建空天网格索引大表,进行星间通视分析、星间效率规划的实验验证与效率对比,结果发现,网格通视分析效率较传统算法提升2.2倍;基于预先建立通视大表的通视分析效率较传统算法提升20.9倍;网格化星间路由规划效率在最短距离约束下提升近25倍;在最小跳数约束下则提升约20倍。因此,该算法具有可行性与高效性,能显著提升星间通视及空间链路规划的计算效率。此外,该算法能够用于紧急通信、灾害预警、海上救援等方面,为卫星互联网建设作出贡献。 相似文献