《地質(zhì)空間三棱臺(tái)八叉樹(shù)網(wǎng)格剖分編碼規(guī)范》（征求意見(jiàn)稿）

41I II III 1 1 1 2 2 2 2 25球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格剖分方案 2 2 2 2 35.5球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格方案的特點(diǎn) 36球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格編碼 46.1球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格編碼模型設(shè)計(jì) 46.2球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格編碼規(guī)則設(shè)計(jì) 56.3球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格編碼示例 6 7本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化本文件主要起草人：張古彬、曾濤、王金鑫、祿豐年、王豐收、李健、地球剖分網(wǎng)格是基于（橢）球體的對(duì)整個(gè)地球重力場(chǎng)進(jìn)行遞歸剖分而形成系統(tǒng)空間（網(wǎng)格）參考模型，以其兼容、自動(dòng)、高效的驅(qū)動(dòng)機(jī)制成為建立新一代模型方案。目前，在地質(zhì)三維建模領(lǐng)域，尚沒(méi)有統(tǒng)一的地質(zhì)空間剖分及其編碼方研發(fā)與產(chǎn)品應(yīng)用的發(fā)展。為此，結(jié)合河南省地質(zhì)調(diào)查及三維建模生產(chǎn)的實(shí)際，組1本文件規(guī)定建立地質(zhì)空間三棱臺(tái)八叉樹(shù)網(wǎng)格剖分編碼的網(wǎng)格編碼原則、本文件適用于地質(zhì)時(shí)空大數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、三維表達(dá)和應(yīng)用等地下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包GB/T40087—2021地球空間將連續(xù)的地理/地質(zhì)空間離散為充實(shí)的（覆蓋整個(gè)空間）、緊致的（無(wú)重疊、無(wú)局部具有歐幾里得空間性質(zhì)的空間，在數(shù)學(xué)中用于描述幾何形體。球面與平面不同胚；平面采用歐氏幾何體系，球面采用黎曼幾何體系；平面（如正方形球面的網(wǎng)格覆蓋是近似的（不可能像平面那樣完全一方體可以離散為完全一致的柵格體元，而球體則只能離散為近似一致的柵格2空間中兩點(diǎn)的局域最短或最長(zhǎng)路徑，又稱大地線或短程線。進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，方便實(shí)現(xiàn)編碼到傳統(tǒng)坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換，考慮編解碼的效率和適應(yīng)遵守一致的編碼模型，對(duì)每部分編碼允許根據(jù)科技發(fā)展或具體應(yīng)用情況進(jìn)行球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格剖分方案將整個(gè)地球重力場(chǎng)抽象為一個(gè)（多圈層的測(cè)地線中分和徑向半徑二分將其剖分為球心處為（橢）球面三棱錐，其他為以0°~180°子午面和與之垂直的東西經(jīng)90°子午面以及赤道面將球體劃分為8個(gè)等體積的球面三3DB41/TXXXX—XXXX采用大圓弧中分的方法，對(duì)八分體球面三角形的每一條邊提取中點(diǎn)，然后用測(cè)地線(大圓弧)連接，將一個(gè)球面三角形剖分成4個(gè)子球面三角形，依據(jù)此方法(取邊弧的中點(diǎn)，用測(cè)地線連接)繼續(xù)對(duì)此后各級(jí)的球面三角形進(jìn)行遞歸剖分，直到滿足所需的精度要求為止(從八分之一球體算起，遞歸的從網(wǎng)格的每個(gè)節(jié)點(diǎn)向球心引直線(球的半徑R),以R/2n將半徑等分，在各分層處以球面進(jìn)行剖分面為球面，側(cè)面為平面),其中球心處為球面三棱錐。以棱臺(tái)/錐的幾何中心為網(wǎng)格參考點(diǎn)。如圖1所n=3n=4圖1球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格剖分效果(徑向等長(zhǎng)) 長(zhǎng)剖分完全一致，但網(wǎng)格形狀變形較大。如圖2所示。4圖2球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格剖分效果(徑向變長(zhǎng))球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格剖分方案為球心到球面的通透剖分(不像其他方案，八分體球心處始終為一個(gè)的小球八分體),充分利用了測(cè)地線的性質(zhì)，網(wǎng)格體系形狀簡(jiǎn)單(側(cè)面均為平面),排列規(guī)整，空間拓?fù)潢P(guān)系一致。網(wǎng)格體元(也稱瓦塊)的幾何特征明晰，均可用精確的數(shù)學(xué)公式表示。隨著剖分層次的增加，同層球面網(wǎng)格(也稱瓦片)的最大最小邊長(zhǎng)和面積的比率收斂于2,同層八叉樹(shù)瓦塊最大最小體積比也收斂于2;徑向上，等長(zhǎng)八叉樹(shù)瓦塊的體積比不收斂，變長(zhǎng)八叉樹(shù)瓦塊收斂于2。根據(jù)球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)其編碼模型為：圈層碼(十六進(jìn)制)+卦限標(biāo)識(shí)碼(八進(jìn)制)+球面位置碼(四進(jìn)制)+徑向深度碼(二進(jìn)制)。卦限標(biāo)識(shí)碼就是八分體標(biāo)識(shí)碼，表示網(wǎng)格所在的八分體的球體測(cè)地線八叉樹(shù)網(wǎng)格為四叉樹(shù)剖分，采用四進(jìn)制編碼。二叉樹(shù)編碼(靠近球心的位置取0)。編碼原理：首先計(jì)算空間上任意一點(diǎn)的深度(即點(diǎn)到球心的距離),然后判斷其與標(biāo)準(zhǔn)地球半徑的關(guān)系(即點(diǎn)到球心的距離為幾倍地球半徑),最后將其轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，作為編碼的圈層碼進(jìn)行存561745圖6徑向剖分示意圖(以等長(zhǎng)剖分為例)6一位，用十六進(jìn)制表示。第一個(gè)分隔符之后的第一位八進(jìn)制碼為瓦塊所在的卦限標(biāo)徑向