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球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法

余接情 吴立新

余接情, 吴立新. 球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032
引用本文: 余接情, 吴立新. 球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032
YU Jieqing, WU Lixin. Transformation Algorithms Between Spheroid Coordinates System and SDOG-ESSG Grid Code[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032
Citation: YU Jieqing, WU Lixin. Transformation Algorithms Between Spheroid Coordinates System and SDOG-ESSG Grid Code[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032

球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法

doi: 10.13203/j.whugis20140032
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(40930104,41301432);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2013QNB10);江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)
详细信息
    作者简介:

    余接情,博士,主要从事全球空间格网研究及三维建模研究。

    通讯作者: 吴立新,博士,教授。
  • 中图分类号: P208

Transformation Algorithms Between Spheroid Coordinates System and SDOG-ESSG Grid Code

Funds: The National Natural Science Foundation of China,No 40930104;41301432;the Fundamental Research Funds forthe Central Universities,No.2013QNB10;the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions,No.PAPD.
More Information
    Author Bio:

    YU Jieqing,PhD,His researches focus mainly on global spatial grid,3Dmodelling.

    Corresponding author: WU Lixin,PhD,professor.
  • 摘要: 基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网(SDOG-ESSG)是地球系统科学与空间信息领域的重要的研究工具和手段。SDOG-ESSG格网码与现有空间参考相互转换的关键问题即球体坐标系与SDOG-ES-SG格网码的正向转换与逆向转换的算法。通过引进6种列-行-层坐标系并导出有关计算公式,借鉴Morton码行列二进制位交错的特性,分别设计了正向转换与逆向转换算法过程,在此基础上,理论分析并实验验证了两算法的时间效率。结果表明,两转换算法非常高效,其时间消耗基本与SDOG-ESSG的主剖次和副剖次呈线性关系,时间复杂度为O(n);在PC环境下,每秒能实现106~107次的转换运算,1次转换相当于101~102次的除法运算。
  • [1] Wu Lixin,Yu Jieqing.Earth System Spatial Gridand Its Application Modes[J].Geography andGeo-Information Science,2012,28(1):7-13(吴立新,余接情,地球系统空间格网及其应用模式[J].地理与地理信息科学,2012,28(1):7-13)[2] Cao Xuefeng.Research on Earth Sphere Shell SpaceGrid Theory and Algorithms[D].Zhengzhou:In-formation Engineering University,2012(曹学峰.地球圈层空间网格理论与算法研究[D].郑州:信息工程大学,2012)[3] Zhu Jieshou,Cao Jiamin,Cai Xuelin,et al.Studyfor Three-dimensional Structure of Earth Interiorand Geodynamics in China and Adjacent Land andSea Regions[J].Advance in Earth Science,2003,18(4):497-503(朱介寿,曹家敏,蔡学林,等.中国及邻近陆域海域地球内部三维结构及动力学研究[J].地球科学进展,2003,18(4):497-503)[4] Mooney W,Laske G,Masters G.CRUST 5.1:AGlobal Crustal Model at 5×5Degrees[J].Journalof Geophysical Research,1998,103(B1):727-747[5] Zhao D.Global Tomographic Images of MantlePlumes and Subducting Slabs:Insight into DeepEarth Dynamics[J].Physics of The Earth andPlanetary Interiors,2004,146(1-2):3-34[6] Kageyama A.Dissection of a Sphere and Yin-YangGrids[J].Journal of the Earth Simulator,2005,3:20-28[7] Baumgardner J R.Three-dimensional Treatment ofConvective Flow in the Earth’s Mantle[J].Journalof Statistical Physics,1985,39(5):501-511[8] Ballard S,Hipp J R,Young C J.Efficient and Ac-curate Calculation of Ray Theory Seismic TravelTime Through Variable Resolution 3DEarth Mod-els[J].Seismological Research Letters,2009,80(6):989-999[9] Harder H,Hansen U.A Finite-volume SolutionMethod for Thermal Convection and Dynamo Prob-lems in Spherical Shells[J].Geophysical JournalInternational,2005,161(2):522-532[10] Stemmer K,Harder H,Hansen U.A New Methodto Simulate Convection with Strongly Temperatureand Pressure-dependent Viscosity in a SphericalShell:Applications to the Earth’s Mantle[J].Physics of the Earth and Planetary Interiors,2006,157(3-4):223-249[11] Tsuboi S,Komatitsch D,Chen J,et al.Computa-tions of Global Seismic Wave Propagation in ThreeDimensional Earth Model[M].Berlin:SpringerBerlin/Heidelberg,2008[12] Stadler G,Gurnis M,Burstedde C,et al.The Dy-namics of Plate Tectonics and Mantle Flow:fromLocal to Global Scales[J].Science,2010,329(5 995):1 033-1 038[13] Komatitsch D,Ritsema J,Tromp J.The Spectral-element Method,Beowulf Computing,and GlobalSeismology[J].Science,2002,298(5 599):1 737-1 742[14] Wang Jinxin,Lu Fengnian,Guo Tongde.Global3D-Grids Based on Great Circle Arc QTM[J].Geo-matics and Information Science of Wuhan Univer-sity,2013,38(6):344-348(王金鑫,禄丰年,郭同德.球体大圆弧QTM八叉树剖分[J].武汉大学学报·信息科学版,2013,38(6):344-348)[15] Han Yu.Construction and Demonstration of Ex-tend-diamond Ball Grid[D].Nanjing:Nanjing Nor-mal Univerisy,2012(韩宇.扩展菱形球体网格构建与示范研究[D].南京:南京师范大学,2012)[16] Wu Lixin,Yu Jieqing.Global 3D-Grid Based onSphere Degenerated Octree and Its Distortion Fea-tures[J].Geography and Geo-Information Sci-ence,2009,25(1):1-4(吴立新,余接情.基于球体退化八叉树的全球三维网格与变形特征[J].地理与地理信息科学,2009,25(1):1-4)[17] Yu Jieqing,Wu Lixin.Adaptable Spheroid Degener-ated-Octree Grid and Its Coding Method[J].Geog-raphy and Geo-Information Science,2012,28(1):14-18(余接情,吴立新.适应性球体退化八叉树格网及其编码[J].地理与地理信息科学,2012,281 :14-18)[18] Yu J,Wu L,Guo Z,et al.SDOG-based Multi-scale 3DModeling and Visualization on Global Lith-osphere[J].Sci China Earth Sci,2012,55(6):1 012-1 020[19] Yu Jieqing.Earth System Spatial Grid and Its Ap-plications on Three-dimensional Modeling[D].Bei-jing:Beijing Normal University,2012(余接情.地球系统空间格网及其三维建模应用[D].北京:北京师范大学,2012)[20] Yu J,Wu L,Jia J.ESSG-Based Global Spatial Ref-erence Frame for Datasets Interrelation[C].ISPRSWebMGS 2013 & DMGIS 2013,Xuzhou,China,2013[21] Orenste J A.A Class of Data Structures for Associ-ative Searching[C].The Fourth ACM SIGACT-SIGMOD Symposium on Principles of Database Sys-tems,Portland,Oregon,1985[22] Yu Jieqing,Wu Lixin.On Coding and Decoding forSphere Degenerated 2Octree Grid[J].Geographyand Geo-Information Science,2009,25(1):5-9(余接情,吴立新.球体退化八又树网格编码与解码研究[J].地理与地理信息科学,2009,25(1):5-9)
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-01-09
  • 修回日期:  2015-08-05
  • 刊出日期:  2015-08-05

球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法

doi: 10.13203/j.whugis20140032
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(40930104,41301432);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2013QNB10);江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)
    作者简介:

    余接情,博士,主要从事全球空间格网研究及三维建模研究。

    通讯作者: 吴立新,博士,教授。
  • 中图分类号: P208

摘要: 基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网(SDOG-ESSG)是地球系统科学与空间信息领域的重要的研究工具和手段。SDOG-ESSG格网码与现有空间参考相互转换的关键问题即球体坐标系与SDOG-ES-SG格网码的正向转换与逆向转换的算法。通过引进6种列-行-层坐标系并导出有关计算公式,借鉴Morton码行列二进制位交错的特性,分别设计了正向转换与逆向转换算法过程,在此基础上,理论分析并实验验证了两算法的时间效率。结果表明,两转换算法非常高效,其时间消耗基本与SDOG-ESSG的主剖次和副剖次呈线性关系,时间复杂度为O(n);在PC环境下,每秒能实现106~107次的转换运算,1次转换相当于101~102次的除法运算。

English Abstract

余接情, 吴立新. 球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032
引用本文: 余接情, 吴立新. 球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032
YU Jieqing, WU Lixin. Transformation Algorithms Between Spheroid Coordinates System and SDOG-ESSG Grid Code[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032
Citation: YU Jieqing, WU Lixin. Transformation Algorithms Between Spheroid Coordinates System and SDOG-ESSG Grid Code[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(8): 1116-1122. doi: 10.13203/j.whugis20140032
参考文献 (1)

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