专利名称：全球海洋三角形网格的构建方法
^^海洋三角形网格的构建方法
駄领域
本发明涉及海洋科学与海洋工程数值模拟领域中的全球海洋三角形网格的构建方法。
背景駄
我国拥有300多万平方公里的蓝色国土，海洋面积辽阔、资源丰富，目前急需开发 和管理。随着^^气^^化，尤其是海洋气候的变化，近年来我国沿海发生^ | 洋灾害劎鹏繁，海洋灾害每特際我国人民的生命和财产造成巨対员失。另外，随着 我国经贸的t魏赚，船舶溢油事故和赤潮灾害織洋环境污染薪牛繊发生，给我国 生产和海洋生态环境带来了很大压力。因此，研究^^气fl效化和近海海洋灾害， 对气候变化和近海海洋灾害进衍页报，对海洋污染物的分布及运动路細预报具有重
要意义。实现大范围海,确的海洋予厨艮，i顿计^^J4行海洋数值模拟^t有效的方 法。然而目前高精度，高^fJ摔的海洋数值模型均为区^^消IM，这种111^重 于开边l^i牛的选取，但是开边^l牛又无法客观、准确获得，只MA为调整，，性 4蹉，妇见性较强，预报效果不好。另一方面，目前^^激對莫拟都細矩形网格，为 减小计算量，满足计算能力的要求，网格辦jf^^粗，无纟M关A梅J^行细致的模拟。 因此，构建出具有"在关。梅域"局部加密，而"其它区域"网格稀疏，无需开边赂 件的^t海洋三角形网格，成为必要途径。对于精确海洋彌跌说，这是急需解决的关
激隹题，但是己有的三角形网格构建技糊只限于平面构建，无法完戯有iim性、球 面性特征的^m羊三角形网格的构建而成为精确海洋预报的15页。
发明内容
本发明的目的是弥补现有三角形网格制^^法的不足，^i共构建^^海洋三角形网 格的技术"~^^海洋三角形网格的构建方法，划艮具有 性和球面'1角形网格构 建的困难，以便实现在无开边界的鹏下，对"关A梅域"細高^f,率三角形网格进
行精确数值模mf n海洋预报的目的。
本发明，己有平面三角形网格制作方法的^a，针对^^面呈球面，海洋相互 魏的特点，将锁海洋连续分区并对各分区分别进份也asK换，然后利用已有平 面三角形网格制作方法对±^各个分区分别帝,网格，得到相互害懷的三角型网格乡贼单元，M;合并"共界线"，蔬将各三角形网格单元中的三角形顶点和三角形统一编号， 完j^H角形网格单元的组合后，即构建成了全豫海洋三角形网格。
本发明的具体方法鄉骤如下
(1) 将^^海洋连续分区并进行各分区相魁也理投影变换将^^海洋^i^分区为至
少两^重叠的海域，相邻海域交接处应有地a^标完全相同的边界线，该线以
下称为"共界线"，各海嫩艮据各自地理隨进行S^变换，艮鹏;^tk^标(经讳 鹏示)转化为局鹏影坐标。
(2) 利用已有平面三角形网格第怖方法在，各连续分区内分别制作三角形网格，形 成多4^括三角形顶点编号和三角形编号的"三角形网格单元"，且制作三角形网
格单元时必须满足在相邻^^界线上设置地謝ig完全相同的三角形顶点。
(3) 将步骤(2)中制作的各三角形网格单元中三角形顶点坐禾^a行与步骤a)中对
应的投影逆变换，即将局ilkS^坐标转化为统一的;fcfclk^标(经讳度坐标)，以便 进行三角形网格单元的组合。
(4) 再利用步骤(2)中，相邻海i鹏界线上设置的相同iMl^aH角形顶点，舰共界 线依次组合相邻海^H角形网格单元，并进行三角形顶点和三角形的重新编号，
以便将各三角形网格单元统一到同一个三角形网格编号系统中，实现^ s洋三 角形网格的构建。
本发明克月艮了非平面三角形网格构建的困难，完成了^^海洋三角形网格的构建， ^E力避免了引入开边^^牛，实现了在"关A梅域"制作高^ Jf率三角形网格的目的， 为进fi^确海洋数值模拟和海洋预报打下了坚实基础。
图1 、 ^^海洋三个遊卖分区辦i」示意图。其中a为北极海1角形网格单元，b 为南极海^H角形网格单元，c为中讳度海^H角形网格单元；图1中的数字1-5，所指
示的边界线是不同的共界线，相同数字j际的共界线是^fct^^a相同的共界线。
图2、构衝或的^^海洋三角形网格AAH个不同视角的观察图(例)。 具艘施力式
本发明给出了从^^海洋连续分区到全球海洋三角形网格最纟牲成的详细步骤，同 时为方便描述和働率，作为一个实施例，将:^^海洋分为三^Mi^分E3l6S行^^三角形网格构建如下
(1) 将全球海洋连续分区并进行各分区相应地理投影变换——根据研究或业务等需
要，夫贴u^t海洋遊卖分区，例如按图i戶;i^^分区，将^^海洋划分为三4^^
域，分别为北极繊(如图1-a戶际)，南极海域(如图l-b戶标)和中绎度海域(如图
i-c戶际)，各海域可以根据需要选择誠的地a^标投影方式，如北极海繊口南极海域 采用膨鹏射投影，中讳度海^^用圆丰a^等。相邻海^Mi叠海域，交接处仅拥有
同一条边界线(共界线)，如图1中标号相同的线 ^目令晦:1|^接处的共界线。禾,上
述的连续分区并在不同分区OT适合具体地理位置的,方法，解决了^^海洋具有连 通性和球面立做寺征而无法在一^面上完成^^海洋三角形网格布设的困难。
(2) 禾佣已有的平面三角形网格制作方法，在各分区内分别制作三角形网格，形鹏
于构建^^海洋三角形网格的三角形网格单元，三角形网格单元中包括三角形顶点编号
和三角形编号等。例如图1-a，图l-b，图1-c戶标，分别为北极海域、南极海嫩呻纬 度海^H个分区的三角形网格单元的制作结果。制作三角形网格单元的要求是1、满足
研究和业##局部加密网格的需要；2、满足相邻海鹏界线±^角形顶点的地理^[體完 全相同的条件，以上是下面步骤中组合三角形网格单元的必^#。
(3) 将，(2)中的三角形网格单元中三角形顶点坐禾^a行与步骤a)中对应的投 影逆变换，即将局土 影坐标转化为大土 标(经讳度坐标)。
(4) 最后组合(3)中形成的各三角形网格单元，即将^"三角形网格单元依次组合， 逐渐形^整的全球三角形网格。具体过程是先将三角形网格单元合^界线，然后将
三角形网格单元中三角形顶点和三角形si 编号，完成^^海洋三角形网格三角顶点编 号和三角形编号的统一，最终构建出^^海洋三角形网格。
合并三角形网格单元共界线的方法是:4媒一个三角形网格单元(称为单元A)共 界线上的三角形顶点编号对应替换为另一个相邻三角扭网格单元(称为单元B)共界线 上与其具有相同地謝體的三角形顶点编号。
三角形网格单元中三角形顶点重新编号的一种方M:按照单元A中三角形顶点编 号的)1 ，从单元B中三角形顶点编号总数加1开始，将单元A中除单元A与单元B共 界线^H角形顶点以外的三角形顶点编号依次增加1，这样对单元A中三角形顶点重新 编号，三角形顶点重亲満号完毕后，单元A中的兰角形顶点的最大编号为单元A中的三角 形顶点总劍卩上单元B中的三角形顶点总数减去两者共界线Jl^角形顶点总数。三角形编号的一种效统按照单元A中三角形编号的顺芋，从单元B中的三角形
编号总idrai开始，将单元A中三角形编号依次增力口i， ^f对单元A中三角形mi^
号，三角形Sf織号完毕后，单元A中的三角形的最大编号应为单元A中的三角形总数 加上单元B中的三角形总数。
这样便完成了三角形网格单元A与三角形网格单元B的组合，形成一4*的三角形 网格单元，下面按照如Jbl程将其^H角形网格单元依次合并入i^f 的三角形网格单
元，驗便构建成^e三角形网格。
例如将图1-b和图1-c戶标的三角形网格单^it行合并后，再将图1-a合并入其中，
iEsr完成^t海洋三角形网格的构建。设图1-b三角形网格单元中共有m个三角形顶点，
P个三角形，图1-c三角形网格文件中贿n个三角形顶点，q个三角形，两者共界线4 上均棘k个三角形顶点。
4号共界线的合并将图2-b三角形网格单元中4号共界线上的所有三角形顶点的 编号替换为图1-c三角形网格单元中4号共界线J^J"应的地理OT相同的三角形顶点编 号。
三角形顶点和三角形的111 号再将图1-b三角形网格单元中的非4号共界线上 的三角形顶点编号按照已有的先后顺序，从n+l开々織号，编号到n+m-k号，三角形按 照已有先后)l,，从p+l开始编号，编号到P+q。,便完成了图l-b和图1-c所示三 角形网格单元的合并，形成了新的三角形网格单元。
按照以上同样的方法再将1、 2、 3、 5号共界线合并，三角形顶点和三角形重亲 号， 图1-a合并入以iH角形网格单元，便完成了全球海洋三角形网格的构建，如图2戶^。
权利要求
1、全球海洋三角形网格的构建方法，具体方法如下(1)将全球海洋连续分区并进行各分区相应地理投影变换将全球海洋连续分区为至少两个无重叠的海域，相邻海域交接处应有地理坐标完全相同的边界线，该线以下称为“共界线”，各海域根据各自地理位置进行投影变换，即将大地经纬度坐标转化为局地投影坐标；(2)利用已有平面三角形网格制作方法在上述各连续分区内分别制作三角形网格，形成多个包括三角形顶点编号和三角形编号的“三角形网格单元”，制作三角形网格单元时必须满足的条件是在相邻海域共界线上设置地理位置完全相同的三角形顶点；(3)将步骤(2)中制作的各三角形网格单元中三角形顶点坐标进行与步骤(1)中对应的投影逆变换，即将局地投影坐标转化为大地经纬度坐标，以便进行三角形网格单元的组合；(4)最后将(3)中形成的各三角形网格单元依次组合，并逐渐形成完整的全球三角形网格先将三角形网格单元合并共界线，然后将三角形网格单元中三角形顶点和三角形重新编号，而完成全球海洋三角形网格三角网格的构建。
2、 如权利要求l所述的全球海洋三角形网格的构建方法，其特征是 上述合并三角形网格单元共界线的方法是将一个三角形网格单元A共界 线上的三角形顶点编号对应替换为另一个相邻三角形网格单元B共界线上 与其具有相同地理位置的三角形顶点编号。
3、 如权利要求1所述的全球海洋三角形网格的构建方法，其特征是 上述三角形顶点编号方法如下按照三角形网格单元A中三角形顶点编号 的顺序，从三角形网格单元B中三角形顶点编号总数加l开始，将三角形 网格单元A中除三角形网格单元A与三角形网格单元B共界线上三角形顶 点以外的三角形顶点编号依次增加1，这样对三角形网格单元A中三角形 顶点重新编号，三角形顶点重新编号完毕后三角形网格单元A中的三角形 顶点的最大编号为三角形网格单元A中的三角形顶点总数加上三角形网格单元B中的三角形顶点总数减去两者共界线上三角形顶点总数。
4、如权利要求1所述的全球海洋三角形网格的构建方法，其特征是上 述三角形编号方法如下按照三角形网格单元A中三角形编号的顺序，从 三角形网格单元B中的三角形编号总数加1开始，将三角形网格单元A中 三角形编号依次增加1，这样对三角形网格单元A中三角形重新编号，三 角形重新编号完毕后，三角形网格单元A中的三角形的最大编号应为三角 形网格单元A中的三角形总数加上三角形网格单元B中的三角形总数。
全文摘要
本发明涉及海洋科学与海洋工程数值模拟领域中的全球海洋三角形网格的构建方法。它首先将全球海洋连续分区并对各分区分别进行地理投影变换，然后利用已有平面三角形网格制作方法对上述各个分区分别构建三角形网格，得到相互割裂的三角型网格组成单元，通过合并“共界线”，最后将各三角形网格单元中的三角形顶点和三角形统一编号，完成三角形网格单元的组合，即构建成了全球海洋三角形网格。本发明克服了非平面三角形网格构建的困难，完成了全球海洋三角形网格的构建，成功避免了引入开边界条件，实现了在“关心海域”制作高分辨率三角形网格的目的，为进行精确海洋数值模拟和海洋预报打下了坚实的基础。
文档编号G06T17/05GK101320488SQ20081013821
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者于华明, 陈学恩 申请人:于华明;陈学恩