低空空域地球剖分网格数据组织、查询方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了低空空域地球剖分网格数据组织、查询方法及装置，针对低空空域的静态空间几何对象、无人飞行器、动态空间几何对象进行网格编码表达，实现低空空域不同时空范围的数据的组织、查询与展示。包括如下步骤：针对低空空域构建时空网格模型，时空网格模型包括空间网格编码、时间剖分编码以及网格数据关联关系表。获取低空空域数据。在构建的时空网格模型的基础上，针对低空空域中各种空间几何对象进行表达，生成各空间几何对象对应的网格编码集合，并进行存储。根据空间几何对象的编码集合，利用低空空域时空网格数据库，进行数据查询；将查询得到的空间几何对象数据进行输出，并在时空网格图上进行展示。并在时空网格图上进行展示。并在时空网格图上进行展示。

【技术实现步骤摘要】
低空空域地球剖分网格数据组织、查询方法及装置


[0001]本专利技术涉及地球空间信息组织
，具体涉及低空空域地球剖分网格数据组织、查询方法及装置。

技术介绍

[0002]低空空域通常指空中1000米之下部分，包括近地面建筑和设施，是国家重要的航空战略资源，各个国家都应该重视和制定相关的政策进行管理。，传统的空域标识在空间组织、多飞行器标识、动态展示等方面不适用于低空空域标识，无法满足现有需求，需要研究新型的低空空域标识模式以保证可持续的发展和服务前景，对低空空域的通用航空的相关的活动进行高效的管理。
[0003]低空中存在多种数据叠加，如航线、建筑物、动态飞行物数据等。当前的空域信息表达方法难以应对复杂、动态的空域环境。不同的信息会用不一样的方式进行表达，且各种方式之间难以互通。因此需要一种空域表达方法，一体化组织空域中各种空间几何对象数据。
[0004]目前的基础空间信息表达技术包括：第一，矢量图模型，矢量数据是用坐标来表示各种空间几何对象，可以对点线面进行有效的表达，经过处理也可以表达空间的实体，并且与栅格相比，表达空间可以是连续的。而矢量数据在处理不同种类的数据时，数据结构较为复杂，无人飞行器的邻域和碰撞检测，计算复杂度高。第二，几何图模型，主要是指以图形形状来对现实的环境进行表达，可以很容易的表达空域中的各种空间几何对象，但当面对空域中大量的障碍物航线数据时，构建的复杂度较大，难以对低空空域进行有效的表达。第三，栅格图模型，是指采用均等大小的网格，将空间进行划分，得到一个一个大小相等的网格，然后采用一定的顺序对其进行标识，最终可以实现空间的表达与相关数据的标识。栅格数据虽然解决了矢量数据邻域以及碰撞检测计算复杂度高的问题，但面对大量数据时，难以选择恰当尺度，且栅格一般是局部图，无法做到全球统一。第四，拓扑图模型，拓扑地图是地图学中一种保持点与线相对位置关系正确而不一定保持图形形状、面积、距离、方向正确的抽象地图。在面对大量的数据时，拓扑地图的生成很难依靠单一的算法创建，往往需要人工来介入，耗费大量的人力物力。
[0005]目前低空空域表达的问题在于，在已有基于全球空间的网格索引与多级剖分三维网格模型的基础上，没有针对低空空域的静态空间几何对象、动态空间几何对象、无人飞行器进行统一表达的方法，需要建立富有针对性、更为精准地时空表达方法和时空数据查询方法。目前空域表达方法环境与无人飞行器本身割裂，无法采用统一的方法进行表达，需要采用不同的表达方法进行组合。
[0006]如何对低空空域中动态数据进行合理的表达、组织以及查询，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了低空空域地球剖分网格数据组织、查询方法及装置，通过构建低空空域的时空网格模型，同时考虑到空域环境和无人飞行器，针对低空空域的静态空间几何对象、无人飞行器、动态空间几何对象进行网格编码表达，实现低空空域不同时空范围的数据的组织、查询与展示。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案低空空域地球剖分网格数据组织方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1：针对低空空域构建时空网格模型，时空网格模型包括空间网格编码、时间剖分编码以及网格数据关联关系表。
[0010]步骤2：获取低空空域数据。
[0011]步骤3：在构建的时空网格模型的基础上，针对低空空域中各种空间几何对象进行表达，生成各空间几何对象对应的网格编码集合，并进行存储。
[0012]进一步地，步骤1中，空间网格编码采用3D网格剖分编码模型对低空空域进行剖分，获得空间网格及编码。空间网格编码用于表征剖分网格体的三维空间位置信息和剖分层级。
[0013]时间剖分编码为多尺度时间编码；
[0014]网格数据关联关系表为将低空空域中不同来源的数据进行关联，通过将各网格的时空编码作为索引，整合得到网格的通行信息。
[0015]进一步地，网格数据关联关系表中，将同一空间网格对应的不同来源的数据进行组织关联，通过相关规则判断当前时空网格是否可通行，然后以时空网格编码为主键，将相关的数据进行组织关联。
[0016]进一步地，低空空域数据包括地形GIS信息，BIM建筑信息，各种传感器气象，网络信息信息以及来自飞机航线数据。
[0017]进一步地，空间几何对象包括静态空间几何对象、无人飞行器、动态空间几何对象。
[0018]进一步地，针对低空空域中各种空间几何对象进行表达，其中空间几何对象为静态空间几何对象，生成各种空间几何对象对应的网格编码集合，获取空间几何对象的低空空域数据，采用如下步骤进行表达：
[0019]Step1:将空间几何对象的低空空域数据转换为经纬高的形式。
[0020]Step2：根据空间几何对象的坐标信息与精度要求，将空间几何对象用满足精度要求层级的网格L
highest
进行网格化剖分得到编码集合C，当前最大层级 L
now
＝L
highest
。
[0021]编码集合C的生成原则是：采用时空网格对低空空域中相关空间几何对象进行表达时，应确保时空网格的编码集合能够完全的包含低空空域中相关空间几何对象所处的空间范围和时间范围。
[0022]Step3：判断当前集合C中是否有可聚合的网格，如果有，将C中同一层级的可聚合的网格进行网格聚合为L
now
‑
1层级的网格，当前最大层级为L
now
‑
1。
[0023]Step4：重复执行Step2～Step3，直到C中没有可聚合的网格，得到低空空域静态空间几何对象表达的网格编码集合C
static
。
[0024]进一步地，网格聚合的方法如下：
[0025]S1:输入编码集合C。
[0026]S2:读取集合C中的首个剖分编码作为当前处理编码，并进行S3。
[0027]S3:计算当前处理编码的父编码。
[0028]父编码计算方法为舍弃当前层级相应的位数生成新的编码。
[0029]如果编码集合C中出现了当前处理编码的父编码所包含的所有子编码，则进行S4；否则跳至S5。
[0030]S4:插入聚合后的父编码，并删去该父编码对应的子编码，跳至S5。
[0031]S5:如果还有未判断的编码，则继续读取下一个剖分编码作为当前处理编码，返回S3；如果所有编码都已经完成判断，则跳至S6。
[0032]S6:如果本轮算法曾经执行过S4，则到S2再执行一轮；否则直接跳至S7；
[0033]S7:输出所得的剖分编码集合。
[0034]进一步地，针对低空空域中各种空间几何对象进行表达，生成各种空间几何对象对应的网格编码集合，其中空间几何对象为无人飞行器时，采用如下步骤进行表达：
[0035]SS1：选择合理层级的网格，将无人飞行器当做静态空间几何对象，对当前时刻无人飞行器所在位置进行编码，得到无人飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：针对低空空域构建时空网格模型，所述时空网格模型包括空间网格编码、时间剖分编码以及网格数据关联关系表；步骤2：获取低空空域数据；步骤3：在构建的时空网格模型的基础上，针对低空空域中各种空间几何对象进行表达，生成各空间几何对象对应的网格编码集合，并进行存储。2.如权利要求1所述的低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，所述步骤1中，所述空间网格编码采用3D网格剖分编码模型对所述低空空域进行剖分，获得空间网格及编码；所述空间网格编码用于表征剖分网格体的三维空间位置信息和剖分层级；所述时间剖分编码为多尺度时间编码；所述网格数据关联关系表为将低空空域中不同来源的数据进行关联，通过将各网格的时空编码作为索引，整合得到网格的通行信息。3.如权利要求1或2所述的低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，所述网格数据关联关系表中，将同一空间网格对应的不同来源的数据进行组织关联，通过相关规则判断当前时空网格是否可通行，然后以时空网格编码为主键，将相关的数据进行组织关联。4.如权利要求1所述的低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，所述低空空域数据包括地形GIS信息，BIM建筑信息，各种传感器气象信息，网络信息以及来自飞机航线数据。5.如权利要求1～4任一所述的低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，所述空间几何对象包括静态空间几何对象、无人飞行器、动态空间几何对象。6.如权利要求5所述的低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，所述针对低空空域中各种空间几何对象进行表达，其中空间几何对象为静态空间几何对象，生成各种空间几何对象对应的网格编码集合，获取空间几何对象的低空空域数据，采用如下步骤进行表达：Step1:将所述空间几何对象的低空空域数据转换为经纬高的形式；Step2：根据空间几何对象的坐标信息与精度要求，将空间几何对象用满足精度要求层级的网格L
highest
进行网格化剖分得到编码集合C，当前最大层级L
now
＝L
highest
；编码集合C的生成原则是：采用时空网格对低空空域中相关空间几何对象进行表达时，应确保时空网格的编码集合能够完全的包含低空空域中相关空间几何对象所处的空间范围和时间范围；Step3：判断当前集合C中是否有可聚合的网格，如果有，将C中同一层级的可聚合的网格进行网格聚合为L
now
‑
1层级的网格，当前最大层级为L
now
‑
1；Step4：重复执行Step2～Step3，直到C中没有可聚合的网格，得到低空空域静态空间几何对象表达的网格编码集合C
static
。7.如权利要求6所述的低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，所述网格聚合的方法如下：S1:输入编码集合C；S2:读取集合C中的首个剖分编码作为当前处理编码，并进行S3；
S3:计算当前处理编码的父编码；父编码计算方法为舍弃当前层级相应的位数生成新的编码；如果编码集合C中出现了当前处理编码的父编码所包含的所有子编码，则进行S4；否则跳至S5；S4:插入聚合后的父编码，并删去该父编码对应的子编码，跳至S5；S5:如果还有未判断的编码，则继续读取下一个剖分编码作为当前处理编码，返回S3；如果所有编码都已经完成判断，则跳至S6；S6:如果本轮算法曾经执行过S4，则到S2再执行一轮；否则直接跳至S7；S7:输出所得的剖分编码集合。8.如权利要求5所述的低空空域地球剖分网格数据组织方法，其特征在于，所述针对低空空域中各种空间几何对象进行表达，生成各种空间几何对象对应的网格编码集合，其中空间几何对象为无人飞行器时，采用如下步骤进行表达：SS1：选择合理层级的网格，将无人飞行器当做静态空间几何对象，对当前时刻无人飞行器所在位置进行编码，得到无人飞行器的位置编码集合C
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：程承旗，任伏虎，王庆法，刘杰，
申请(专利权)人：北斗伏羲中科数码合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：