利用三维物体的空间曲面采样点对空间曲面建模的方法
【专利摘要】本发明是一种利用三维物体的空间曲面采样点对空间曲面建模的方法，对三维物体的空间曲面进行采样，得到并将栅格化空间曲面数据精度信息生成建模所需的精度信息文件；实时读取计算数据文件和精度信息文件中的计算区域并进行模拟，并建立模拟方程；对各分组内三维物体的空间曲面建立含有计算数据文件、数据精度信息和精度信息文件的计算单元；将模拟区域中经过处理后的栅格数据划分组为相互独立的计算单元，并以这些计算单元为基础对数据精度信息、计算数据文件和精度信息文件进行实时读取、逐次计算，并实时输出并存储，直至获得最终的模拟结果数据文件及模拟结果精度信息文件，实现对三维物体的空间曲面的模拟。
【专利说明】利用三维物体的空间曲面采样点对空间曲面建模的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地理信息系统处理【技术领域】，涉及一种三维空间曲面的建模方法，一种将采样点数据及其精度信息作为模型参数，充分考虑数据精度对模拟结果影响，实现对不同精度数据集有效处理，有机融合的快速、高精度建模方法。
【背景技术】
[0002]目前，地理信息系统中常用的空间建模方法(IDW、Kriging, Spline、NaturalNeighbor等)在建模过程中，以采样数据的空间统计理论、数据邻域相关性或弹性力学为基础建立相应的模型，进行空间数据预测。这些方法都没有从空间曲面的内蕴量出发，考虑曲面的自身属性，同时现有的方法都没有考虑所使用的采样点的数据精度。因此，目前的方法无法对不同精度的采样数据进行合理处理、有机融合，同时，由于未考虑空间曲面的内蕴要素，模拟的结果与实际曲面有较大差异。
【发明内容】
[0003]针对不同精度的采样点对模拟质量的影响，使得空间曲面模拟质量的精度低，及计算速度慢的技术问题，为此，本发明的目的是改善空间曲面模拟质量的精度，及提高计算速度，为此，本发明提供一种利用采样点对三维物体的空间曲面建模的方法。
[0004]为实现所述目的，本发明提供利用三维物体的空间曲面采样点对空间曲面建模的方法，包括步骤:
[0005]步骤S1:对三维物体的空间曲面进行采样，得到三维物体的空间曲面采样点数据和精度数据信息，对三维物体的空间曲面采样点数据及其精度数据信息进行栅格化处理，得到并将栅格化空间曲面采样数据生成建模所需的计算数据文件，得到并将栅格化空间曲面数据精度信息生成建模所需的精度信息文件；
[0006]步骤S2:实时读取计算数据文件和精度信息文件中的计算区域并进行模拟，得到的模拟区域，并利用得到的模拟区域建立模拟方程；
[0007]步骤S3:根据计算数据文件、数据精度信息及精度信息文件，使用逐次最小二乘方法对模拟方程进行分组，以高斯曲面方程为约束条件，结合数据平差理论，对各分组内三维物体的空间曲面建立含有计算数据文件、数据精度信息和精度信息文件的计算单元；
[0008]步骤S4:根据求解方程特性，将模拟区域中经过处理后的栅格数据划分组为相互独立的计算单元，并以这些计算单元为基础对数据精度信息、计算数据文件和精度信息文件进行实时读取、逐次计算，并实时输出并存储，直至获得最终的模拟结果数据文件及模拟结果精度信息文件，实现对三维物体的空间曲面的模拟。
[0009]优选实施例，在计算单元中，采样点数据精度作为参数参与空间曲面模拟。
[0010]本发明的有益效果:本发明以数据平差理论和高斯曲面方程为基础，把三维物体的空间曲面的采样点数据及其精度信息也作为计算参数，建立计算模型过程中，考虑不同精度数据对模拟结果的影响，实现了对不同精度数据集的统一处理，提高了空间曲面建模的精度和计算效率，并使用逐次最小二乘方法对模拟方程进行分组处理，降低了计算复杂度；本发明与现有技术相比具有更好的技术效果，该方法在模拟过程中，不仅考虑采样点数据，而且将采样数据的精度信息作为计算模型的参数，实现了对不同精度的数据源有效处理、有机融合，减小了模拟结果偏差。有效提高空间曲面的模拟精度；同时，该方法在计算中，以独立计算单元为基础对数据采用了实时读取、动态处理的技术，并将结果实时输出到结果文件，实现了具有不同精度采样数据的快速、精确模拟，突破了数据规模对计算过程的限制，能对大规模数据集进行有效处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的处理流程框图。
[0012]图2是本发明的计算单元内解算点与边界点。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0014]如图1示出本发明方法的处理流程框图，所述方法的实施步骤:
[0015](I)利用计算机对三维物体的空间曲面采样数据及其数据精度信息进行栅格化处理，得到并将栅格化三维物体的空间曲面采样数据及其栅格化数据精度信息生成建模所需的栅格数据文件。相较于其它曲面建模方法，本发明将采样数据的精度信息作为计算参数引入建模过程，在建模过程中考虑不同精度数据对模拟结果的影响，提高三维物体的空间曲面的建模精度。
[0016](2)本发明以高斯曲面方程为约束的条件方程，并将数据平差理论中的逐次最小二乘方法创造性地引入建模方法中，建立基于独立计算单元的逐次分组计算方法。
[0017](3)在建模过程中，本发明将整个计算方程划分为16个分组，每个分组中只包含解向量相互独立的计算单元；采用逐次最小二乘方法对不同分组进行依次计算，直至获得最终的结果。在计算中，与目前其它曲面建模方法不同，无需将所有计算数据导入内存中。而是根据每个分组内计算单元相互独立的特性，对数据进行实时读取、处理，并将计算结果实时输出至文件，降低对系统内存空间的占用，提高计算速度。
[0018](4)建模结束后，与目前其它建模方法不同，本发明不仅输出模拟结果，并且可输出建模区域中每个栅格数据的精度。
[0019]在曲面拟合的过程中，以高斯曲面方程为约束的条件方程，引入采样点数据精度信息，按数据平差原理对数值方程进行求解，从而获得最小方差的线性无偏解向量。在计算过程中，根据求解方程的特性，将模拟区域划分为不同的计算单元。在计算单元中，采样点数据精度作为参数参与曲面模拟。将计算方程划分为16个分组，每个分组中只包含解向量相互独立的计算单元；采用逐次最小二乘方法对不同分组进行依次计算，直至获得最终的模拟结果，从而降低计算的时间复杂度，提高计算速度。
[0020]本发明的提供利用三维物体的空间曲面采样点对空间曲面建模的方法，包括步骤:
[0021]步骤S1:对三维物体的空间曲面进行采样，得到三维物体的空间曲面采样点数据和精度数据信息，对三维物体的空间曲面采样点数据及其精度数据信息进行栅格化处理，得到并将栅格化空间曲面采样数据生成建模所需的计算数据文件，得到并将栅格化空间曲面数据精度信息生成建模所需的精度信息文件；
[0022]步骤S2:实时读取计算数据文件和精度信息文件中的计算区域并进行模拟，得到并利用模拟区域建立模拟方程；
[0023]步骤S3:根据计算数据文件、数据精度信息及精度信息文件，使用逐次最小二乘方法对模拟方程进行分组，以高斯曲面方程为约束条件，结合数据平差理论，对各分组内三维物体的空间曲面建立含有计算数据文件、数据精度信息和精度信息文件的计算单元；
[0024]步骤S4:根据求解方程特性，将模拟区域中经过处理后的栅格数据划分组为相互独立的计算单元，并以这些计算单元为基础对数据精度信息、计算数据文件和精度信息文件进行实时读取、逐次计算，并实时输出并存储，直至获得最终的模拟结果数据文件及模拟结果精度信息文件，实现对三维物体的空间曲面的模拟。
[0025]如下图2示出计算单元内解算点与边界点的示意图:
[0026]计算区域的条件方程为:,ΑΠ= 0(1-1)，
[0027]按拉格朗日条件极值问题进行求解，组成计算区域的新函数F(V):
【权利要求】
1.一种利用三维物体的空间曲面采样点对空间曲面建模的方法，其特征在于包括步骤: 步骤S1:利用计算机对三维物体的空间曲面进行采样，得到三维物体的空间曲面采样点数据和精度数据信息，对三维物体的空间曲面采样点数据及其精度数据信息进行栅格化处理，得到并将栅格化空间曲面采样数据生成建模所需的计算数据文件，得到并将栅格化空间曲面数据精度信息生成建模所需的精度信息文件； 步骤S2:实时读取计算数据文件和精度信息文件中的计算区域并进行模拟，得到的模拟区域，并利用模拟区域建立模拟方程； 步骤S3:根据计算数据文件、数据精度信息及精度信息文件，使用逐次最小二乘方法对模拟方程进行分组，以高斯曲面方程为约束条件，结合数据平差理论，对各分组内三维物体的空间曲面建立含有计算数据文件、数据精度信息和精度信息文件的计算单元； 步骤S4:根据求解方程特性，将模拟区域中经过处理后的栅格数据划分组为相互独立的计算单元，并以这些计算单元为基础对数据精度信息、计算数据文件和精度信息文件进行实时读取、逐次计算，并实时输出并存储，直至获得最终的模拟结果数据文件及模拟结果精度信息文件，实现对三维物体的空间曲面的模拟。
2.根据权利要求1所述的空间曲面建模方法，其特征在于:在计算单元中，采样点数据精度作为参数参与空间曲面模拟。
【文档编号】G06T17/05GK103971411SQ201310027798
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2013年1月24日
【发明者】岳天祥, 王世海 申请人:岳天祥, 王世海