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1、第23卷第1期地理与地理信息科学Vol.23No.12007年1月GeographyandGeo-InformationScienceJanuary2007平面影像到QTM像元的转换算法及精度分析孙文彬,赵学胜(中国矿业大学资源学院,北京100083)摘要:平面影像数据到四元三角网(QuaternaryTriangularMesh,QTM)像元的转换是实现全球QTM格网影像无缝建模的首要任务。提出基于面积权的数据转换方法,给出不同类型的权重及格网值的计算,并利用ArcGIS中256级灰度的Wsiearth.tif图像数据
2、分析了转换精度。结果表明:将4km分辨率的影像数据转换到12层的QTM像元时,转换误差在0～2灰度内占96127%,对一般应用的影响可以忽略不计。关键词:QTM;数据转换;影像;算法;精度中图分类号:TP751文献标识码:A文章编号:1672-0504(2007)01-0020-040引言1QTM格网剖分原理[12]全球多分辨率的影像数据表达是“数字地球”的QTM格网是在内接正八面体的基础上,通重要组成部分,已成为地学和空间信息科学领域研过层次递归剖分形成的铺盖整个球面的三角形格[1-3]究中的重点和热点问题之一。随着遥
3、感技术的网。为方便QTM格网编码与经纬度坐标之间的转快速发展,高分辨率的影像数据获取越来越方便,而换,在格网剖分时选择正八面体的顶点和球面的主且越来越多地用来解决全球性的问题。但是,球面要点(包括两极)重合,边的投影与赤道、主子午线和是一个各向异性的流形空间,无法像平面笛卡儿空90°、180°、270°子午线重合,每个面都是正球面三角间那样用均匀的正方形格网(栅格)进行连续铺盖,形。若对球面三角形进一步细化,用大弧平分法找所以,将平面影像模型直接应用于处理大范围(甚至出三角形边的中点,通过连接它们将球面三角形分全球)空间
4、问题时,不可避免地导致了空间数据的不成4个小的三角形,以此类推进行递归剖分,即形成[3-6]连续(重叠和断裂)以及较大的空间变形。了全球无缝的、规则性、近似均匀性的层次格网(图为了解决上述问题,近年来国内外学者对此进1),有助于多分辨率数据表达与建模。行了深入的探索,主要成果可分为3类:经纬度格网[7-9][10,11]模型、球面不规则格网模型和基于正多面[12]体QTM模型。其中,QTM格网具有在全球范围内连续性、稳定性、层次性和近似均匀性等优良特征,既有效避免了经纬度格网表达全球数据时出现[12]图1正八面体的球面层
5、次递归剖分的数据冗余问题,又克服了球面不规则格网无法进Fig.1Spherehierarchicalsubdivisionbasedonoctahedron[13,14]行层次关联的缺陷,有望从根本上解决传统平2平面影像到QTM格网的转换原理面栅格模型在处理全球多分辨率影像数据时出现的上述问题。平面影像到QTM格网的数据转换是根据像元但是,遥感像元是规则的正方形格网,而QTM的分辨率选择合适的QTM大小,将QTM格网近似是球面三角形,二者之间不存在一一对应的关系。地投影到影像数据的投影平面,以QTM格网和像所以,把遥感数
6、据转换成QTM格网的形式,是实现元的相交面积为权确定QTM格网的值。基于QTM格网全球影像数据无缝建模的基础。本为了保证平面影像到QTM像元的转换精度,文提出以格网与平面像元相交面积为权的数据转换选择的QTM格网单元要小于像元单元。若已知影方法,实现了影像数据到QTM像元的转换,并对转像的分辨率,可根据式(1)确定对应的QTM的剖分换精度进行分析。层次(格网的大小):收稿日期:2006-10-10;修订日期:2006-11-21基金项目:国家自然科学基金项目(40471108)作者简介:孙文彬(1977-),男,博士研究
7、生,主要研究方向为基于球面格网的全球影像组织与表达。E-mail:swb1996@126.com©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第1期孙文彬等:平面影像到QTM像元的转换算法及精度分析第21页N=Int[log2(π×R/2d)]+1(1)坐标求出S2的面积,S1的面积为S△ABC-S2,格网的式中:N为QTM的剖分层次,R为近似的地球半径,值通过(S13像元1+S23
8、像元2)/S△ABC确定。d为影像的分辨率,Int为取整函数。在确定对应的QTM格网大小(层次)后,实现平面影像到QTM像元转换的具体步骤为:1)根据QTM的编码确定格网的3个顶点在ETP(Equal[15]TrianglesProjection)投影面上的坐标;2)根据式(2)、式(3)将格网顶点在ETP投影面上的
