【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種地學、計算機領域的曲面建模方法，特別涉及一種高精度曲面建模智能化方法及裝置。
技術介紹
自上世紀50年代第一個數字地面模型誕生以來，曲面建模方法得到了飛速發展。60年代后期開始曲面建模的誤差問題引起了相關專家的重視，產生了若干誤差檢測方法和改進手段。然而這些方法并沒有從誤差產生的理論根源著手考慮，具有一定的局限性。為了解決20世紀60年代后期以來長期困擾地理信息系統(GIS)和計算機輔助設計(CAD)領域的誤差問題，岳天祥等人基于曲面論基本定理開創性的建立了高精度曲面建模(HASM)方法。高精度曲面建模方法(HASM)按照其發展階段可分為HASM1、HASM2、HASM3和HASM4。HASMl單獨考慮Gauss方程組中的每個方程，以找出精度最高的方法,分別給出了HASMla, HASMlb，HASMlc，但精度均不理想；HASM2同時考慮了 Gauss方程組中的三個方程，其誤差與HASMl相比有了較大提高；HASM3基于Gauss方程組中的前兩個方程，其模擬精度比HASM2有了進一步的改善，但每次迭代過程中需要重新計算矩陣的逆，計算量較大；HASM4在HASM3的基礎上進行了改進，精度改善的同時減少了計算量。HASM的各個階段按其發展順序，其模擬精度依次提高，且HASM4在計算速度上比前三個階段有了很大的改善。數值試驗表明，HASM方法的模擬精度比在GIS、CAD領域廣泛使用的經典插值方法(反距離權重法(IDW)、克里金法(Kriging)、樣條法(Spline)等)提高了多個數量級。對HASM模型精度大幅度提高的理論分析表明，HAS...
【技術保護點】
一種高精度曲面建模智能化方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：創建各采樣點的地理坐標信息和待測變量采樣值，所述地理坐標信息中包括采樣點的經度信息和采樣點的緯度信息；步驟2：將待測區域空間離散化為網格點形式，得到網格點離散值，根據地理坐標信息和待測變量采樣值建立采樣方程，所述采樣方程用于判斷采樣點是否在網格點上；步驟3：根據網格點離散值計算待測區域每個網格點的第一類基本量E、F、G和第二類基本量L、M、N，其中所述第一基本量用于表示模擬曲面上曲線的長度、模擬曲面的面積和模擬曲面上曲線的曲率，所述第二基本量用于表示模擬曲面的局部彎曲變化程度，將用第一基本量和第二基本量表示的曲面的偏微分方程組進行高階差分離散，獲得離散方程組，將所述離散方程組與所述采樣方程組合成高精度曲面建模方程組；步驟4：隨機選取高精度曲面建模方程組的迭代初值；步驟5：將迭代初值代入預處理共軛梯度法，采用預處理共軛梯度法對高精度曲面建模方程組進行求解，并判斷求解結果是否收斂；步驟6：當求解結果不收斂時，將求解結果重新代入預處理共軛梯度法中，對高精度曲面建模方程組重新求解，判斷預處理共軛梯度法的求解結果是否收斂，如果收斂，...
【技術特征摘要】
1.一種高精度曲面建模智能化方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:創建各采樣點的地理坐標信息和待測變量采樣值，所述地理坐標信息中包括采樣點的經度信息和采樣點的緯度信息； 步驟2:將待測區域空間離散化為網格點形式，得到網格點離散值，根據地理坐標信息和待測變量采樣值建立采樣方程，所述采樣方程用于判斷采樣點是否在網格點上； 步驟3:根據網格點離散值計算待測區域每個網格點的第一類基本量E、F、G和第二類基本量L、M、N，其中所述第一基本量用于表示模擬曲面上曲線的長度、模擬曲面的面積和模擬曲面上曲線的曲率，所述第二基本量用于表示模擬曲面的局部彎曲變化程度，將用第一基本量和第二基本量表示的曲面的偏微分方程組進行高階差分離散，獲得離散方程組，將所述離散方程組與所述采樣方程組合成高精度曲面建模方程組； 步驟4:隨機選取高精度曲面建模方程組的迭代初值； 步驟5:將迭代初值代入預處理共軛梯度法，采用預處理共軛梯度法對高精度曲面建模方程組進行求解，并判斷求解結果是否收斂； 步驟6:當求解結果不收斂時，將求解結果重新代入預處理共軛梯度法中，對高精度曲面建模方程組重新求解，判斷預處理共軛梯度法的求解結果是否收斂，如果收斂，執行步驟7，否則，重新執行步驟6; 步驟7:當高精度曲面建模方程組的解收斂時，進一步判斷高精度曲面建模方程組的解是否滿足高斯科達齊方程組，若不滿足，則執行步驟3 ;若滿足，則根據高精度曲面建模方程組的解輸出關于待測變量的高精度模擬曲面模型。2.根據權利要求1所述的高精度曲面建模智能化方法，其特征在于:所述步驟2進一步為:如果采樣點在所述網 格點上，則該網格點的值即為待測變量采樣值；如果采樣點在網格內，則將距該采樣點最近的網格點上利用泰勒展開得到該網格點上的近似采樣值。3.根據權利要求1所述的高精度曲面建模智能化方法，其特征在于:所述曲面的偏微分方程組為:-ηΑ+Γ^,+-^=== fxy=r；2fx+ri2fy+-^=_ 其中，.「!I = TF ’廠「丨’.廠；=_~z:，廠；=’廠丨2 = >廠= τ~τ ’ X為空間尚散化 2Ε2G2Ε 2G 2Ε 2G的網格點的橫坐標，y為空間離散化的網格點的縱坐標，fx為模擬曲面在X方向上的偏導數，fxx為模擬曲面在X方向的二階偏導數，fy為模擬曲面在y方向上的偏導數，fyy為模擬曲面在I方向的二階偏導數，fxy為模擬曲面分別在X、y方向上的混合偏導數。4.根據權利要求1所述的高精度曲面建模智能化方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岳天祥，趙娜，杜正平，
申請(專利權)人：中國科學院地理科學與資源研究所，
類型：發明
國別省市：
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