一種利用等值線樹的拓撲構建流體數字化動態模型的方法技術

本發明專利技術涉及數字建模技術領域，具體的說一種利用等值線樹的拓撲構建流體數字化動態模型的方法，包括等值線樹分析法、計算機及網絡，其特征在于在可視化中，采用等值線樹法和Voronoi圖對流體運動的液體進行拓撲劃分，根據流體運動的液體變化，快照（snapshot）模型和事件驅動（event?driven）模型，通過嵌入時間信息在等值線樹上，提供對等值線從每個節點到連續變化的動態化支持，同時通過整合空間插值或時間插值，實現空間維度從點到面的信息支持和時間維度的連續性支持，構建流體數值化動態模型，本發明專利技術構建的數字模型克服了老模型的局限性，對動態變化實現了更強大的支持，在實際應用中能夠滿足多種查詢的需求，如對空間的查詢、對時間的查詢及對時空查詢等。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及數字建模
，具體的說一種利用等值線樹的拓撲構建流體數字 化動態模型的方法。在信息技術中，數字模型被用來代表信息的一個基本載體，一個好的數字模型能 夠高效，全面的體現其所要代表的信息，為以其為基礎的數據處理、信息分析提取提供最直 接的基礎，而數字模型設計的質量直接影響到軟件的功能強弱，輸出信息的準確度，系統提 供的服務水平。當前信息技術應用中，多數數字模型僅僅專注于單一空間維度的靜態信息的支 持，例如能生成復雜靜態電子地圖的數字模型；另外一些數字模型僅僅專注于單一時間維 度的動態信息的支持，例如能支持運動物體(比如汽車，衛星)運行速度、方向變化的數字模 型。其的弊端或者不足在于有的不能很好的支持連續空間信息(柵格對象)；有的不能支持 個體對象信息(矢量格式對象)；多數模型只能支持非連續偶發性的變化形式，比如地圖表 示每年地震分布變化等。在對有連續空間分布，持續動態變化的現象(比如海洋波高分布、 臺風變化等)支持方面，現有模型都不理想)。但是如何表現動態變化的有連續界面的圖像，即同時支持空間和時間信息的數字 模型，一直沒有得到很好的解決，因為要設計一個能夠很好的表示物體在三維空間的動態 變化的數字模型，難度很大，如果這個動態物體不是單一個體，而是一個非常復雜的動態 個體的組合，例如自然現象中的洋流運動、風暴運動、大氣氣壓的分布數據變化等復雜多樣 變化，那復雜度更要提高很多。因此就目前來講，要開發一種通用而又高效的數字模型來廣泛應用于所有需要是 完全不可行的，只有根據應用方向、研究范圍的不同，開發有針對性的專用數字模型。本專利技術的目的在于克服現有建模技術手段上關于同時表現空間時間信息的缺陷， 提供一種為特定自然現象的研究應用提供支持的新型數字模型，既填補了空白，同時也為 后續應用開拓了新的思路。為實現上述目的，設計一種利用等值線樹的拓撲構建流體數字化動態模型的 方法，包括等值線樹分析法、計算機及網絡，其特征在于在可視化中，采用等值線樹法和 Voronoi圖對流體運動的液體進行拓撲劃分,根據流體運動的液體變化，快照(snapshot) 模型和事件驅動(event driven)模型,通過嵌入時間信息在等值線樹上,提供對等值線 從每個節點到連續變化的動態化支持，同時通過整合空間插值或時間插值，實現空間維度 從點到面的信息支持和時間維度的連續性支持，構建流體數值化動態模型，所述的快照 (snapshot)模型記載將動態變化的過程分割為一系列按照時間順序排列的快照，每個快照 包含相應時間的空間信息及時間屬性，整個動態變化情況通過比對相鄰的快照的差異來獲取的程序控制方法，所述的事件驅動(event driven)模型記載初始狀態，然后以觸發每次變化發生的事件為跟蹤手段，跟蹤每個對象變化，反映動態過程，記錄事件涉及的對象，通過比對事件發生后的狀態和初始狀態，跟蹤動態變化過程的程序控制方法。所述的等直線樹的連續變化被分割為一系列各個獨立的時間快照(snapshot)， 每個時間快照的等值線樹記錄此時刻的空間信息和其它屬性。所述的等值線樹上的每個節點記錄自身的生命時間，即出現的時間和終止時間。等值線樹上的節點記錄時間信息的方法為a.在時間點h，一個新頂點B出現，支干BC被加到等值線樹上，時間信息^作為節點B和C的起始時間點；b.在時間點t3，等值線樹拓撲結構沒有變化，在時間點t4，等值線樹拓撲結構發生變化，頂點B消失，因此t3作為節點B和C的終止時間點；c.在時間點t3到時間點t4之間的所有等值線樹都存儲有支干BC的出現和結束的時間信息。這樣就不難從其中任何一個等值線樹提取出支干BC在任何時間的空間信息。所述的等值線樹上的節點包含了對應等值線的空間和時間信息。當進行空間插值時，采用Inverse Distance Weighting (IDff)算法,所述的算法公式為權利要求1.，包括等值線樹分析法、計算機及網絡，其特征在于在可視化中，采用等值線樹法和Voronoi圖對流體運動的液體進行拓撲劃分，根據流體運動的液體變化，snapshot模型和event driven模型,通過嵌入時間信息在等值線樹上，提供對等值線從每個節點到連續變化的動態化支持，同時通過整合空間插值或時間插值，實現空間維度從點到面的信息支持和時間維度的連續性支持，構建流體數值化動態模型，所述的snapshot模型記載將動態變化的過程分割為一系列按照時間順序排列的快照，每個快照包含相應時間的空間信息及時間屬性，整個動態變化情況通過比對相鄰的快照的差異來獲取的程序控制方法，所述的event driven模型記載初始狀態，然后以觸發每次變化發生的事件為跟蹤手段，跟蹤每個對象變化，反映動態過程，記錄事件涉及的對象，通過比對事件發生后的狀態和初始狀態，跟蹤動態變化過程的程序控制方法。2.如權利要求1所述的，其特征在于等直線樹的連續變化被分割為一系列各個獨立的時間快照(snapshot)，每個時間快照的等值線樹記錄此時刻的空間信息和其它屬性。3.如權利要求1所述的，其特征在于等值線樹上的每個節點記錄自身的生命時間，即出現的時間和終止時間。4.如權利要求1所述的，其特征在于等值線樹上的節點記錄時間信息的方法為 a.在時間點h，一個新頂點B出現，支干BC被加到等值線樹上，時間信息h作為節點B和C的起始時間點； b.在時間點t3，等值線樹拓撲結構沒有變化，在時間點t4，等值線樹拓撲結構發生變化，頂點B消失，因此t3作為節點B和C的終止時間點； c.在時間點〖3到時間點t4之間的所有等值線樹都存儲有支干BC的出現和結束的時間信息。這樣就不難從其中任何一個等值線樹提取出支干BC在任何時間的空間信息。5.如權利要求1所述的，其特征在于等值線樹上的節點包含了對應等值線的空間和時間信息。6.如權利要求1所述的，其特征在于所述的空間插值采用Inverse Distance Weighting (IDW)算法,所述的算法公式為7.如權利要求1所述的，其特征在于所述的時間插值采用線性解析原理，通過相鄰快照記錄的信息，插值解析期間的未記錄點的信息，具體步驟為首先提取相應點在t2和t3時的信息,然后通過時間插值解析算法求得，所述解析算法根據V值隨時間的變化曲線，已知Vl和V2的值，Vx的值通過以下公式求得8.如權利要求1所述的，其特征在于所述模型的應用包括空間、時間信息查詢方法，其方法步驟如下 A.根據原始數據生成等值線樹； B.分析等值線樹結構，判斷是否需要進行簡化處理，當需要簡化處理時，先進行等值樹簡化處理； C.當不需要簡化處理時，直接產生等值線樹，提供可視化輸出和查詢功能； D.按照空間查詢、時間查詢和時空查詢的需要，調用相關算法 a.單純基于空間位置的查詢，即求空間一固定點上的值隨時間的變化情況1.根據時間信息提取所查詢初始時間點的等值線樹； .獲得查詢點的空間位置信息，當在等值線樹上找到對應節點時，直接獲得所在點的屬性值；當無法在等值線樹上找到對應節點時，調用空間插值解析算法，求得所在點的屬性值； ii1.相對于下一個的時間點，根據時間信息提取所時間點的等值線樹； iv.重復步驟ii和iii,直到到達查詢的終點時間點為止； v本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用等值線樹的拓撲構建流體數字化動態模型的方法，包括等值線樹分析法、計算機及網絡，其特征在于在可視化中，采用等值線樹法和Voronoi圖對流體運動的液體進行拓撲劃分，根據流體運動的液體變化，snapshot模型和event?driven模型，通過嵌入時間信息在等值線樹上，提供對等值線從每個節點到連續變化的動態化支持，同時通過整合空間插值或時間插值，實現空間維度從點到面的信息支持和時間維度的連續性支持，構建流體數值化動態模型，所述的snapshot模型記載將動態變化的過程分割為一系列按照時間順序排列的快照，每個快照包含相應時間的空間信息及時間屬性，整個動態變化情況通過比對相鄰的快照的差異來獲取的程序控制方法，所述的event?driven模型記載初始狀態，然后以觸發每次變化發生的事件為跟蹤手段，跟蹤每個對象變化，反映動態過程，記錄事件涉及的對象，通過比對事件發生后的狀態和初始狀態，跟蹤動態變化過程的程序控制方法。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳宇亮，崔修濤，胡文育，吳峰，
申請(專利權)人：方蝶軟件上海有限公司，
類型：發明
國別省市：