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空域网格图生成方法
申请号 CN202211652281.X 申请日 2022-12-21 公开(公告)号 CN116069882B 公开(公告)日 2023-08-01
申请人 北斗伏羲中科数码合肥有限公司; 发明人 刘杰; 任伏虎; 伍学民; 鲁俊峰;
摘要 本发明提供了一种空域网格图生成方法，包括：基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格，基于空域网格得到空域网格地图；将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格；基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图。通过生成全域全要素的四维空域网格地图，形成多尺度、高时效、科学化、精细化、融合、智能和灵活的低空空域管理服务体系，实现在二维、三维、四维空域网格图形之间自如切换。从而达到低空空域资源的科学化划分、高效率审批和精细化利用的目的。
权利要求

1.一种空域网格图生成方法，其特征在于，包括：

基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格，基于空域网格得到空域网格地图；

将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格；

基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图；

所述将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格，包括基于时空网格数据引擎完成应用数据网格化处理和网格化后数据管理；

所述时空网格数据引擎，用于将各类数据汇聚打码，将空间数据和空域图转成网格数据，基于统一的网格空间索引表和时间索引表形成4D的时空数据库；

所述时空网格数据引擎，包括空域网格数据库创建管理、空域网格数据引接和数据库逻辑一体化共享；

所述空域网格数据库创建管理，用于对空间数据编码后的索引数据进行管理，空域网格数据库创建管理包括空域数据库创建、数据分享和分区域节点；空域数据库创建时需要选择索引库节点和目标数据库类型；数据分享将索引库中的索引数据推送至目标数据数据库，在推送中，包括指定索引表与数据字段，进行选定数据的推送；所述空域网格数据库创建管理还用于对时空信息进行描述和表达，根据数据分辨率和精度进行自适应的多级网格化描述及数据组织与存储，所述时空信息包括传感器获取的多元数据、航线数据、多时相矢量数据、雷达场数据、气象数据、高程数据、点云数据、倾斜摄影数据和/或BIM数据；

所述数据的引接包含对象存储功能、数据源管理功能和数据编码任务队列管理功能，对象存储功能用于提供用户数据空间管理和用户文件管理，用户的文件是以对象的形式存储在数据存储空间中。

2.根据权利要求1所述的空域网格图生成方法，其特征在于，基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，包括：使用空域网格图通用计算模型进行网格化建模；

所述空域网格图通用计算模型为：

其中，s为剖分层级；d为空间维度；n为网格编码；t∈Ts为时间切片； 为网格数据赋值计算函数；θ为函数参数；an,ti是t时间切片编码为n的网格中参与运算的第i种数据，1s,d≤i≤m，m为整数；G 为特定网格；Ts为时间集； 为网格图计算函数集；

0≤s≤31，d∈{2,3}。

3.根据权利要求1所述的空域网格图生成方法，其特征在于，所述基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格，基于空域网格得到空域网格地图，包括：通过组合和转化将空域网格图变形为空域管理网格化通用规则地球标识图、训练区网格图、大区图、空间盒地球网格图，北斗网格码地球网格图、海图或空图；

变形为海图，包括：

确定海图相应的网格层级；

基于确定的网格层级逐层下降计算得到目标点的网格码。

4.根据权利要求3所述的空域网格图生成方法，其特征在于，变形为空图，包括：对当前空图图幅的地图进行标识，标识的前两个字符代表当前图幅类别；

基于原点坐标表示确定图幅下的当前地图，用方位、经度值和维度值标识当前地图；

基于原点坐标和当前地图标识对选定的网格进行表示。

5.根据权利要求1所述的空域网格图生成方法，其特征在于，所述将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格，还包括：将多源异构的时空数据，通过空域网格编码与空域网格关联，得到关联时空数据的空域网格；将关联时空数据的空域网格进行逻辑抽象，利用空域网格编码建立关联时空数据的空域网格的索引。

6.根据权利要求1所述的空域网格图生成方法，其特征在于，所述空域关系计算模型，包括：空域网格地理意义判断模型、空域网格邻域位置计算模型、空域网格距离计算模型和空域网格类型判断模型；

空域网格地理意义判断模型用于判断目标对象所处的空域网格是否有实际的地理意义；

空域网格邻域位置计算模型用于基于空域网格和空域网格编码来计算空域网格的邻域位置；

空域网格距离计算模型用于计算目标对象基于空域网格的空间距离；

空域网格类型判断模型用于判断目标对象所处的空域网格的类型。

7.根据权利要求1所述的空域网格图生成方法，其特征在于，基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图步骤之后，包括：基于时空网格计算引擎构建四维空域网格地图的应用；

所述时空网格计算引擎，包括网格化时空切片计算模型、空域网格计算通用模型和空域网格计算网格图时空展现。

8.根据权利要求7所述的空域网格图生成方法，其特征在于，网格化时空切片计算模型为基于网格时空知识图和网格时空知识谱构建的网格时空知识图谱；所述网格时空知识图，用于在划分时空对象的基础上，基于知识规则，对每个网格进行赋值；所述网格时空知识谱，用于对时间轴进行离散化后，在相邻网格时空知识图之间构建时空或属性关系；

所述空域网格计算通用模型，包括GeoSOT2D网格编码代数库、GeoSOT3D网格编码代数库、GEOSOT4D计算模型库和网格知识图谱空域规划模型。
说明书全文

空域网格图生成方法

技术领域

[0001] 本发明属于地球空间信息组织、遥感和测绘领域，尤其是涉及一种空域网格图生成方法。

背景技术

[0002] 空域是国家的重要战略资源，蕴藏着极大的经济、国防和社会价值，在国民经济社会发展中发挥着不可替代的重要作用，是通用航空活动的主要区域，合理使用低空资源是通用航空经济产业发展繁荣必不可少的条件。
[0003] 将传统上基于经纬度等点时空框架+地球表面图构建的空域图为第一代空域图。
[0004] 目前低空空域表达与管理方面的问题在于:
[0005] 1)空域资源图为平面，没有立体剖分，空域资源利用不高。
[0006] 2)目前飞行服务系统中的空域资源图为平面二维，飞行用户在申请空域资源时，通过经纬度全部占据不同高层的空域资源；但在实际使用中，只需要某一高度层即可满足需要，绝大部分高度层的空域资源被极大的浪费掉。
[0007] 3)目前的空域资源图，无法立体显示不同飞行类型的飞行态势，如无法区分民航飞机、通航有人驾驶航空器、无人驾驶航空器等，对空域管理不能够立体直观、极不方便。
[0008] 4)各空域类型划设不够科学、精细，不能够灵活地释放空闲空域，大量优质空域资源被闲置，极其浪费。
[0009] 5)低空空域除了涉及到管制区、监视区、报告区，还细分禁区、限制区、危险区、安全间隔等严格管理的空域。目前，没有一套功能相对完善的线上系统代替传统的手工地图作业，审批人员只能通过原始工具进行数据的分析和预判；同时，相关数据只存储在某些数据库中，不能和飞行申请中的空域数据信息综合分析，造成了飞行审批效率极其低下，不能满足通航飞行的业务发展需要。

发明内容

[0010] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种空域网格图生成方法，至少部分的解决现有技术中存在的管理效率低的问题。
[0011] 第一方面，本公开实施例提供了一种空域网格图生成方法，包括：
[0012] 基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格，基于空域网格得到空域网格地图；
[0013] 将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格；
[0014] 基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图。
[0015] 可选的，基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，包括：使用空域网格图通用计算模型进行网格化建模，
[0016] 所述空域网格图通用计算模型为：
[0017]
[0018]
[0019] 其中，s为剖分层级；d为空间维度；n为网格编码；t∈Ts为时间切片； 为网格数据赋值计算函数；θ为函数参数；an,ti是t时间切片编码为n的网格中参与运算的第i种数s,d据，1≤i≤m，m为整数；G 为特定网格；Ts为时间集； 为网格图计算函数集；0≤s≤31，d∈{2,3}。
[0020] 可选的，所述基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格，基于空域网格得到空域网格地图，包括：
[0021] 通过组合和转化将空域网格图变形为空域管理网格化通用规则地球标识图、训练区网格图、大区图、空间盒地球网格图，北斗网格码地球网格图、海图或空图；
[0022] 变形为海图，包括：
[0023] 确定海图相应的网格层级；
[0024] 基于确定的网格层级逐层下降计算得到目标点的网格码。
[0025] 可选的，变形为空图，包括：
[0026] 对当前空图图幅的地图进行标识，标识的前两个字符代表当前图幅类别；
[0027] 基于原点坐标表示确定图幅下的当前地图，用方位、经度值和维度值标识当前地图；
[0028] 基于原点坐标和当前地图标识对选定的网格进行表示。
[0029] 可选的，所述将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格，包括：
[0030] 将多源异构的时空数据，通过空域网格编码与空域网格关联，得到关联时空数据的空域网格；将关联时空数据的空域网格进行逻辑抽象，利用空域网格编码建立关联时空数据的空域网格的索引。
[0031] 可选的，所述将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格，包括基于时空网格数据引擎完成应用数据网格化处理和网格化后数据管理；
[0032] 所述时空网格数据引擎，用于将各类数据汇聚打码，将空间数据和空域图转成网格数据，基于统一的网格空间索引表和时间索引表形成4D的时空数据库。
[0033] 可选的，所述时空网格数据引擎，包括空域网格数据库创建管理、空域网格数据引接和数据库逻辑一体化共享；
[0034] 所述空域网格数据库创建管理，用于对空间数据编码后的索引数据进行管理，空域网格数据库创建管理包括空域数据库创建、数据分享和分区域节点；空域数据库创建时需要选择索引库节点和目标数据库类型；数据分享将索引库中的索引数据推送至目标数据数据库，在推送中，包括指定索引表与数据字段，进行选定数据的推送；所述空域网格数据库创建管理还用于对时空信息进行描述和表达，根据数据分辨率和精度进行自适应的多级网格化描述及数据组织与存储，所述时空信息包括传感器获取的多元数据、航线数据、多时相矢量数据、雷达场数据、气象数据、高程数据、点云数据、倾斜摄影数据和/或BI M数据；
[0035] 所述数据的引接包含对象存储功能、数据源管理功能和数据编码任务队列管理功能，对象存储功能用于提供用户数据空间管理和用户文件管理，用户的文件是以对象的形式存储在数据存储空间中。
[0036] 可选的，所述空域关系计算模型，包括：
[0037] 空域网格地理意义判断模型、空域网格邻域位置计算模型、空域网格距离计算模型和空域网格类型判断模型；
[0038] 空域网格地理意义判断模型用于判断目标对象所处的空域网格是否有实际的地理意义；
[0039] 空域网格邻域位置计算模型用于基于空域网格和空域网格编码来计算空域网格的邻域位置；
[0040] 空域网格距离计算模型用于计算目标对象基于空域网格的空间距离；
[0041] 空域网格类型判断模型用于判断目标对象所处的空域网格的类型。
[0042] 可选的，基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图步骤之后，包括：
[0043] 基于时空网格计算引擎构建四维空域网格地图的应用；
[0044] 所述时空网格计算引擎，包括网格化时空切片计算模型、空域网格计算通用模型和空域网格计算网格图时空展现。
[0045] 可选的，网格化时空切片计算模型为基于网格时空知识图和网格时空知识谱构建的网格时空知识图谱；所述网格时空知识图，用于在划分时空对象的基础上，基于知识规则，对每个网格进行赋值；所述网格时空知识谱，用于对时间轴进行离散化后，在相邻网格时空知识图之间构建时空或属性关系；
[0046] 所述空域网格计算通用模型，包括GeoSOT2D网格编码代数库、GeoSOT3D网格编码代数库、GEOSOT4D计算模型库和网格知识图谱空域规划模型。
[0047] 本发明提供的空域网格图生成方法，通过生成全域全要素的四维空域网格地图，形成多尺度、高时效、科学化、精细化、融合、智能和灵活的低空空域管理服务体系，实现在二维、三维、四维空域网格图形之间自如切换。从而达到低空空域资源的科学化划分、高效率审批和精细化利用的目的。

附图说明

[0048] 通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0049] 图1为本实施例公开的空域网格图生成方法的流程图；
[0050] 图2为本实施例公开的H图网格编码示意图；
[0051] 图3为本实施例公开的某高桥港附近水域示意图；
[0052] 图4为本实施例公开的高桥港附近1″×1″网格编码示意图；
[0053] 图5为本实施例公开1:200000航空地图编码标识示意图；
[0054] 图6为本实施例公开编码索引大表结构示意图；
[0055] 图7为本实施例公开的网格化时空切片计算模型示意图；
[0056] 图8为本实施例公开的空域网格计算通用模型示意图；
[0057] 图9为本实施例公开的空域网格计算网格图时空展现示意图；
[0058] 图10为本实施例公开的网格知识图谱空域规划模型示意图；
[0059] 图11为本实施例公开的可视化平台显示示意图。

具体实施方式

[0060] 下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0061] 应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0062] 需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0063] 还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0064] 另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0065] 本实施例的空域网格依托GeoSOT地球剖分编码理论及相关地球网格准国标、国军标、相关空域网格化标准《空域管理网格化通用标识规则》(试用版)等标准体系，打造支持不同应用领域、不同业务需求的空间全域全要素空域网格图构建系统。该空域网格图构建系统包括“1个空域网格图+3个支撑引擎”，即空域网格图+时空网格数据引擎、时空网格计算引擎、时空网格表达引擎，为空域数字化建设的企业与部门提供统一标准的全球空域网格化标识与高效计算工具，也为空间空域网格化管理新体系建设提供标准技术支撑。实现空域网格化有效管理及空间数字化转型升级需求。
[0066] 空域网格图具备一体化表达能力：将“陆海空天电”地下水下等不同类型的数据统一编码组织，构建统一的二维、三维、四维网格图，进行综合展示，如下图所示。实现“陆海空天电”地下水下一体化表达能力，全球的表达能力、区域的表达能力、局部的能力、地下、水下空间的表达能力。
[0067] 空域网格图具备统一的编码能力：能够提供以GeoSOT编码汇聚多类型的数据图的能力，包括但不限于以下数据：矢量地图数据、DEM数据、DOM数据、控制点数据、雷达场数据、气象数据、海洋数据、动目标轨迹数据、三维模型数据、基础设施数据等时空信息，各类传感器获取的多元数据、航线数据、多时相矢量数据、高程数据、点云数据、倾斜摄影数据、BIM数据等时空信息。
[0068] 如图1所示，一种空域网格图生成方法，包括：
[0069] 基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格，基于空域网格得到空域网格地图；
[0070] 将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格；
[0071] 基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图。
[0072] 在一个示例中，基于获取的目标对象预航行的空域环境数据构建空域网格模型得到空域网格，将获取的时空数据与空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格，基于关联时空数据的空域网格得到四维空域网格地图。
[0073] 详细内容如下：
[0074] 基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象预航行的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格。即将目标对象预航行的空域环境基于GEOSOT网格编码的32层数字地球网格参考线体系进行无缝无叠的网格化的划分与编码标识，构建空域网格图，使得在不同地球视口高度时候显示不同层级。空域网格可以是二维平面网格或三维立体网格。
[0075] 可选的，基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，包括：使用空域网格图通用计算模型进行网格化建模，
[0076] 所述空域网格图通用计算模型为：
[0077]
[0078]
[0079] 其中，s为剖分层级；d为空间维度；n为网格编码；t∈Ts为时间切片； 为网格数据赋值计算函数；θ为函数参数；an,ti是t时间切片编码为n的网格中参与运算的第i种数s,d据，1≤i≤m，m为整数；G 为特定网格；Ts为时间集； 为网格图计算函数集；0≤s≤31，d∈{2,3}。
[0080] 可选的，所述基于地球空间立体剖分网格与时间编码，对目标对象的空域环境进行网格化建模，得到多个空域网格，基于空域网格得到空域网格地图，包括：
[0081] 通过组合和转化将空域网格图变形为空域管理网格化通用规则地球标识图、训练区网格图、大区图、空间盒地球网格图，北斗网格码地球网格图、海图或空图。
[0082] 实施例中的H图即为海图，本实施例的航K图即为空图。
[0083] 变形为空图，包括：
[0084] 对当前空图图幅的地图进行标识，标识的前两个字符代表当前图幅类别；
[0085] 基于原点坐标表示确定图幅下的当前地图，用方位、经度值和维度值标识当前地图；
[0086] 基于原点坐标和当前地图标识对选定的网格进行表示。
[0087] 空域网格图通过组合和转化可以变形为空域管理网格化通用标识规则(试用版)地球网格图、训练区网格图、大区图、空间盒地球网格图，北斗网格码地球网格图、海图、空图等，具有良好的延展性。
[0088] 空域网格图与海图转换
[0089] (1)标准基础：GB 12320‑1998中国航H图编绘规范、GB 12319‑1998中国H图图式[0090] (2)编码基础
[0091] H图网格码的分级如下：
[0092] 设计网格为经纬网格，采用CGCS2000椭球作为几何基础。网格的划分原点在赤道面与本初子午面的交点处，地球表面非两极区域(南纬88°～北纬88°)二维网格划分为十级，分别为：6°×4°、1°×1°、30′×30′、15′×15′、5′×5′、1′×1′、30″×30″、15″×15″、5″×5″、1″×1″共10个层级。具体划分方法如下：
[0093] a)第一级网格划分：第一级网格根据GB/T13989‑2012中1:100万图幅进行划分，单元大小是6°×4°网格；
[0094] b)第二级网格划分：将第一级网格，按照经纬度等分，分成6×4个第二级网格，对应于1°×1°网格；
[0095] c)第三级网格划分：将第二级网格，按照经纬度等分，分成2×2个第三级网格，对应30'×30'网格；
[0096] d)第四级网格划分：将第三级网格，按照经纬度等分，划分成2×3个第四级网格，对应于1:5万地图图幅15'×10'网格，方便与陆上地形图配合；
[0097] e)第五级网格划分：将第四级网格，按照经纬度等分，划分成3×2个第五级网格，对应5'×5'网格；
[0098] f)第六级网格划分：将第五级网格，按照经纬度等分，划分成5×5个第六级网格，对应1'×1'网格；
[0099] g)第七级网格划分：将第六级网格，按照经纬度等分，划分成2×2个第七级网格，对应30″×30″网格；
[0100] h)第八级网格划分：将第七级网格，按照经纬度等分，划分成2×2个第八级网格，对应15″×15″网格；
[0101] I)第九级网格划分：将第八级网格，按照经纬度等分，划分成3×3个第九级网格，对应5″×5″网格；
[0102] J)第十级网格划分：将第九级网格，按照经纬度等分，划分成5×5个第十级网格，对应1″×1″网格。
[0103] 如图2所示，为H图网格码的编码。二维网格位置码编码规则由最多不超过20个码元组成，按照从左到右的顺序分成十一段，分别对应地球表面南北半球以及第一级至第十级网格。
[0104] 实际在H图网格编码应用中，H图最大比例尺为1:5千，图上最小经纬分化网格为1″×1″，使用第十级网格刚好可以向上聚合。
[0105] (3)H图网格
[0106] 纸质H图上自带经纬网格，不同比例尺下的图幅边框网格划分不同。本实施例统计后如表1和表2所示：
[0107] 表1、H图比例尺与网格层级
[0108]
[0109]
[0110] 表2、H图比例尺与GeoSOT网格层级
[0111]
[0112]
[0113] (4)H图网格计算示例
[0114] 变形为海图，包括：确定海图相应的网格层级；基于确定的网格层级逐层下降计算得到目标点的网格码。
[0115] 1)网格计算
[0116] 如图3所示的某高桥港附近水域的1″×1″的经纬网格为(31°20′12″N，121°33′12″E)，其对应的网格码为N 51H 02414243338。
[0117] 计算流程为：
[0118] Step1:图3所示H图上的经纬网格大小为30″×30″，其最邻近的H图网格层级为第7级(30″×30″)；
[0119] Step2:找到图上的角点(31°20′N,121°33′E)，图上绿色范围线所示，计算其第7级H图网格码N 51H 02414243；
[0120] Step3:逐层下降计算得到目标点(31°20′12″N，121°33′12″E)的网格码。
[0121] 图3中的文字只是示例性文字不清楚不影响技术方案的完整和清楚。
[0122] 2)口语报码
[0123] (a)直接汇报经纬度
[0124] H图上已有正交垂直的经纬网，适合直接用直尺量出任一点的经纬度，口语化报码直接读出经纬度即可，便于语义识别和转换为GeoSOT编码。
[0125] (b)汇报图号+对应层级码
[0126] 由于每张H图都具备图号，其比例尺与图上直接画出的经纬格网是确定的，可以提前将这些信息录入计算机，口语化报码时先汇报图号，再汇报图上对应层级的H图网格码。
[0127] 如图4在某高桥港，图号44254，图上经纬格网大小为30′×30′，比例尺为1:5000，可以只报1′×1′层级及以后码，如44254‑243338。其中，243338分别为1′×1′层级码、30″×30″层级码、15″×15″层级码、5″×5″层级码、1″×1″层级码。
[0128] 图4中的文字只是示例性文字不清楚不影响技术方案的完整和清楚。
[0129] 3)距离量算
[0130] 根据GB/T 4099‑2005，海上距离一般指球面两点间大圆弧长，短距离用恒向线长度代替，恒向线在H图中表达为直线段。
[0131] 短距离在H图上直接用直尺量算即可，长距离需要根据起止点经纬度计算大圆弧长。
[0132] 空域网格图与陆图转换
[0133] 以1:5万地形图中北纬39°54'30",东经116°28'25"的北京某地为例。1:5万地形图选择第15层1′×1′的GeoSOT网格聚合，表示为“G15”；该地所在图幅位于东北半球，西南角定位角点经纬度坐标为：北纬39°50'，东经116°15'，对应的1:5万图幅编号为“J‑50‑5‑B”；该地所在的聚合网格位于第14列、第5行，对应地图幅内行列号为“014‑005”。设计出的GeoSOT一致性网格聚合模型编码为G15‑J‑50‑5‑B‑014‑005。
[0134] 变形为空图，包括：
[0135] 对当前空图图幅的地图进行标识，标识的前两个字符代表当前图幅类别；
[0136] 基于原点坐标表示确定图幅下的当前地图，用方位、经度值和维度值标识当前地图；
[0137] 基于原点坐标和当前地图标识对选定的网格进行表示。
[0138] (1)GARS划分原理
[0139] 全球区域参考系统(GARS)是由美国国家地理空间情报局(NGA)开发的标准化地理空间参考系统，供美国国防部使用。GARS作为“以点为中心”的“MGRS”的“以区域为中心”的对应物，它使用WGS 1984参考椭球作为坐标系统，基于经度和纬度剖分。它旨在为联合部队态势感知提供一个综合的通用参考框架，以促进空对地协调、消除冲突、整合和同步。
[0140] GARS将地球表面划分为30分乘30分的单元，每分对应实际长度约为两公里。每个单元格由五个字符的名称标识。(例如006AG)
[0141] 前三个字符表示30分宽的纵向带。从180度子午线开始向东，波段编号为001到720，因此180E到17930'W为001波段；17930'W到17900'W是波段002；等等。
[0142] 第四个和第五个字符指定一个30分宽的纬度带。从南极开始向北行进，波段的字母从AA到QZ(省略I和O)，因此9000'S到8930'S是波段AA；8930'S到8900'S是AB波段；等等。
[0143] 每个30分的单元格分为四个15分乘以15分的象限。象限按顺序编号，从西到东，从最北端开始。具体来说，西北象限为“1”；东北象限为“2”；西南象限为“3”；东南象限为“4”。每个象限都由六个字符的名称标识。(例如006AG3)前五个字符组成30分的单元格名称。第六个字符是象限号。
[0144] 每个15分象限分为9个5分乘以5分的区域。这些区域从最北端开始按顺序编号，从西到东。带有5分乘5分区域编号的15分象限的图形表示类似于电话键盘。
[0145] 每个5分乘以5分的区域或键盘“键”由七个字符的名称标识。前六个字符组成了15分的象限名称。第七个字符是键盘“键”号。(例如006AG39)中国航K图总体转换规范，具体如表3所示。
[0146] 表3、航K图比例尺、图幅与空域网格层级
[0147]
[0148]
[0149] (3)标识转换方法
[0150] 参考GARS的区域标记方法，选择“以点为中心”的标示框架，采取先标记当前图幅下的地图，再对目标网格进行标记。以地图左下角点作为坐标原点，即最小经纬度点，如图5所示，以1:200000航空地图为例进行标识说明。
[0151] (a)对当前图幅的地图进行标识，首先前两个字符代表当前图幅类别，本例中的1:200000中的图幅代表第四类常用航空地图常用比例尺，因此前两个字符中罗马数字IV表示。
[0152] (b)对确定图幅下的当前地图进行表示，采用左下角的原点坐标进行表示，因此用“方位+经度值‑维度值”的方式进行标识，在本例中表示为“EN75‑30”。
[0153] (c)最后对关注的特定网格进行表示，以本例中的1:200000航空地图为例，将每一张地图代表的1°×40'的区域范围按照空域网格标准划分为5'×5'的单元，每个单元对应实际长度约为十公里。每个单元按照从下往上，从左往右的顺序用英文字母递增表示，图中为经度方向上第八个格子，纬度方向上第五个格子，因此表示为HE。
[0154] 空域网格图与气象图转换：
[0155] 图幅编号继承了国家基本比例尺地形图分幅和编号的规则。一幅比例尺为1:25万的气象图，其经纬度范围为109.5‑111°E，纬度范围为31‑32°N，根据基本比例尺分幅和编号规则，其编码为H49 C 001002。
[0156] (1)标准基础：GB/T 33695‑2017地面气象要素编码与数据格式、QX/T158‑2012气象卫星数据分级、MH/T 4016.8‑2008民用航空气象第8部分:天气图填绘与分析
[0157] (2)气象图网格
[0158] 目前我国气象台站使用的气象图底图的范围和比例尺如下：
[0159] 北半球气象图比尺1：30,000,000
[0160] 亚欧气象图比尺1：20,000,000
[0161] 亚洲气象图比尺1：20,000,000
[0162] 东亚气象图比尺1：10,000,000
[0163] 中国区域气象图比尺1：5,000,000或更大一些(中国或某省、市及其周围地区)。
[0164] 气象图比例尺的大小主要根据气象分析内容、预报时效、季节和地区等而定。风云三号D星是国内新一代高分辨率气象卫星，具有250米和1000米空间分辨率。与地形图不同，气象图的比例尺通常更小。据此构建了与气象地图转换的基础网格层级如表4所示。
[0165] 表4、气象图比例尺与空域网格层级
[0166]
[0167]
[0168] (3)编码报位
[0169] 采用“图幅号+网格层级+定位码”的编码形式，先标记当前图幅下的地图，再对目标网格进行标记。坐标原点的选择最靠近本初子午线与赤道交点的角点，如图6所示：
[0170] 图幅编号继承了国家基本比例尺地形图分幅和编号的规则。一幅比例尺为1:25万的气象图，其经纬度范围为109.5‑111°E，纬度范围为31‑32°N，根据基本比例尺分幅和编号规则，其编码为H49 C 001002。
[0171] 对关注的目标网格进行表示，以本例中的1:25万气象图为例，将每一张地图代表的1°30'×1°的区域范围按照空域网格标准划分为5'×5'的单元，每个单元对应实际长度约为十公里。按照经纬度递增的方向，经向用数字、纬向用字母表示，目标在经度方向上第13个格子，纬度方向上第4个格子，编码为13D。目标的最终编码为：“H49 C 001002‑A5‑
13D”，其坐标约为120°32.5′E 31°17.5′。在实际使用中，同一图幅下，主要记忆“层级码+定位码”，即本例中的“A5‑13D”，如图7所示。
[0172] 可以采用一个简单数字报告自己的位置,如“我在13D网格,正在向06J网格前进”。通过网格编码的简单加减乘除运算,可获得两个网格之间的方位和距离。假设目标在编码为H49 C 001002的1:25万图幅下,那么只需报告自己处在该图幅内的13D网格即可(5′,大约10km)。通过网格计算表,可知该纬度定位级网格大小为10km,大致推算图中13D网格与
06J网格距离为北向(J‑D)×10km＝60km,东向(06‑13)×10km＝‑70km,即北向60km,西向
70km。
[0173] 可选的，所述将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格，包括：
[0174] 将多源异构的时空数据，通过空域网格编码与空域网格关联，得到关联时空数据的空域网格；将关联时空数据的空域网格进行逻辑抽象，利用空域网格编码建立关联时空数据的空域网格的索引。
[0175] 可选的，所述将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格，包括基于时空网格数据引擎完成应用数据网格化处理和网格化后数据管理；
[0176] 将获取的时空数据与空域网格地图中的空域网格进行关联，得到关联时空数据的空域网格。即将多源异构的时空数据，通过空域网格编码与空域网格关联，得到关联时空数据的空域网格；将关联时空数据的空域网格进行逻辑抽象，利用空域网格编码建立关联时空数据的空域网格的索引。
[0177] 所述时空网格数据引擎，用于将各类数据汇聚打码，将空间数据和空域图转成网格数据，基于统一的网格空间索引表和时间索引表形成4D的时空数据库。
[0178] 可选的，所述时空网格数据引擎，包括空域网格数据库创建管理、空域网格数据引接和数据库逻辑一体化共享；
[0179] 所述空域网格数据库创建管理，用于对空间数据编码后的索引数据进行管理，空域网格数据库创建管理包括空域数据库创建、数据分享和分区域节点；空域数据库创建时需要选择索引库节点和目标数据库类型；数据分享将索引库中的索引数据推送至目标数据数据库，在推送中，包括指定索引表与数据字段，进行选定数据的推送；所述空域网格数据库创建管理还用于对时空信息进行描述和表达，根据数据分辨率和精度进行自适应的多级网格化描述及数据组织与存储，所述时空信息包括传感器获取的多元数据、航线数据、多时相矢量数据、雷达场数据、气象数据、高程数据、点云数据、倾斜摄影数据和/或BI M数据；
[0180] 所述数据的引接包含对象存储功能、数据源管理功能和数据编码任务队列管理功能，对象存储功能用于提供用户数据空间管理和用户文件管理，用户的文件是以对象的形式存储在数据存储空间中。
[0181] 时空网格数据引擎负责完成应用数据网格化处理和网格化后数据管理。核心是将各类现有数据汇聚打码，支持(arcinfo、mapinfo、INTERGRAPH、supermapper)的GIS系统的数据接入，支持数据互转。将传统的BIM等空间数据、各类空域图、转成网格数据。统一的网格空间索引表+时间索引表，形成4D的时空数据库。数据引擎主要包含数据的引接、空域数据库的管理、网格数据服务功能。
[0182] 1)空域网格数据库创建管理
[0183] 空域数据库存储创建功能主要是针对用户在空间数据编码后索引数据，空域数据库的管理包含空域数据库创建，数据分享，分区域节点等功能。空域数据库创建时用户需要选择索引库节点(索引区域)，目标数据库类型，完善一般信息后创建索引库。数据分享可以将索引库中的索引数据推送至目标数据数据库，可以指定索引表与数据字段，进行特定数据的推送。编码索引大表如图8所示。图8中的行定义：以面片索引码为行主键进行排序；属性簇：由多个类似的属性列组成，一般都以属性簇为单元和访问表；属性列：一个属性簇中属性列的个数不受限制。
[0184] 对各类传感器获取的多元数据、航线数据、多时相矢量数据、雷达场数据、气象数据、高程数据、点云数据、倾斜摄影数据、BIM数据等时空信息进行描述和表达，根据数据分辨率和精度进行自适应的多级网格化描述及数据组织与存储。
[0185] 在数据存储组织方面，支持基于分布式文件系统、ElasticSearch等技术的地理信息数据管理方式，以《北斗网格位置码》国家标准为空间网格剖分与编码原则、为空域管理、空域规划、时空计算表现提供统一的空间基准。
[0186] 2)空域网格数据引接
[0187] 空域网格数据引接工具功能包含对象存储功能、数据源管理功能、数据编码任务队列管理功能。对象存储管理功能，对象存储提供用户数据空间管理，用户文件管理功能。用户的文件是以对象的形式存储在数据存储空间中，用户再可将文件上传至不同节点的存储空间。用户的文件存储空间逻辑独立。对于文件与存储空间，用户有增删改查的权限。
[0188] 3)各类数据库逻辑一体化共享
[0189] 各类数据库逻辑一体化共享功能是在不同数据源中打码入库，是对数据文件、非空间数据库、空间数据库等数据原始来源的管理。数据源逻辑一体化支持多种类型：非空间数据库(Oracle、Mysql)，空间数据库(Oracle spatial、PostGis、supermap‑mysql、supermap‑oracle、supermap‑postgresql)，云文件、本地文件。
[0190] 4)空域数据网格存储器
[0191] 空域数据网格存储器是基于硬件中数据存储可插拔的思想，定制开发的空域数据硬件存储单元。此硬件系统配合GEOSOT网格编码的处理机制，完成对空间数据无缝无叠硬件拷贝扩展。实现快速地完成空间TB级别GIS数据迁移与拷贝。存储器类型包括数据迁移存储器和网格计算存储器。
[0192] 可选的，所述空域关系计算模型，包括：
[0193] 空域网格地理意义判断模型、空域网格邻域位置计算模型、空域网格距离计算模型和空域网格类型判断模型；
[0194] 空域网格地理意义判断模型用于判断目标对象所处的空域网格是否有实际的地理意义；
[0195] 空域网格邻域位置计算模型用于基于空域网格和空域网格编码来计算空域网格的邻域位置；
[0196] 空域网格距离计算模型用于计算目标对象基于空域网格的空间距离；
[0197] 空域网格类型判断模型用于判断目标对象所处的空域网格的类型。
[0198] 基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图。空域关系计算模型包括：空域网格地理意义判断模型，用于判断目标对象所处的空域网格是否有实际的地理意义；空域网格邻域位置计算模型，基于空域网格和空域网格编码来计算空域网格的邻域位置；空域网格距离计算模型，计算目标对象基于空域网格的空间距离；
空域网格类型判断模型，用于判断目标对象所处的空域网格的类型，网格类型包括：临时飞行区、禁飞区、限制区、危险区、净空区、告警区域、反制区域、飞行报备区、以及民用机场、同行机场、军用机场、军民合用机场。
[0199] 时空网格计算引擎负责完成基于时空网格有限元计算的用户开发应用。构建的四维空域网格地图支持三维禁飞区和航路制定、飞行路径自动规划、碰撞风险检测和预警等时空计算。
[0200] 可选的，基于关联时空数据的空域网格构建空域关系计算模型，得到四维空域网格地图步骤之后，包括：
[0201] 基于时空网格计算引擎构建四维空域网格地图的应用；
[0202] 所述时空网格计算引擎，包括网格化时空切片计算模型、空域网格计算通用模型和空域网格计算网格图时空展现。
[0203] 可选的，网格化时空切片计算模型为基于网格时空知识图和网格时空知识谱构建的网格时空知识图谱；如图9所示，所述网格时空知识图，用于在划分时空对象的基础上，基于知识规则，对每个网格进行赋值；所述网格时空知识谱，用于对时间轴进行离散化后，在相邻网格时空知识图之间构建时空或属性关系；
[0204] 所述空域网格计算通用模型，包括GeoSOT2D网格编码代数库、GeoSOT3D网格编码代数库、GEOSOT4D计算模型库和网格知识图谱空域规划模型。
[0205] 1)网格化时空切片计算模型：
[0206] 网格化时空切片计算模型是一种网格化时空计算方法生成工具，网格化时空切片计算模型即为网格时空知识图谱。如图6所示。
[0207] 2)空域网格计算通用模型：
[0208] 空域网格计算通用模型工具是利用GeoSOT网格通过三次地球扩展，实现了整度、整分的四叉树剖分，形成了一个上至地球(0级)、下至厘米级面元(32级)的较完备多尺度四叉树网格的网格的看成计算元的通用元计算工具。工具包含GeoSOT2D网格编码代数库，GeoSOT3D网格编码代数库GEOSOT4D计算模型库，网格知识图谱空域规划模型。如图10所示。
[0209] 3)空域网格计算网格图时空展现：
[0210] 网格图时空展现工具主要为空间网格计算系统中处理的数据分析和数据总览的数据提供一个可视化平台。平台可以实现科学视窗显示和实体数据仿真显示。如图11所示，图11中的文字只是示例性文字不清楚不影响技术方案的完整和清楚。
[0211] 4)空域网格计算超算系统
[0212] 空域网格计算超算系统是高性能加速框架，系统通过使用图形处理器(General‑purpose computing on graphics processing units，简称GPGPU)，是一种利用处理图形任务的图像处理器来计算原本由中央处理器处理的通用计算任务和GEOSOT通用元计算算法基础库结合完成的空间数据计算体系。利用此体系，可以提高网格计算1000倍的运行效率。
[0213] 空域网格计算超算系统曙光国产服务器(售价13万)与普通服务器128线程(售价8万)为例，GPGPU配备7512个流处理器，及同时可以实行7512个计算单元进行网格化元计算。假设定义空间为经度0‑180纬度[‑9090]的半球为计算单元，网格1`区间GEOSOT 15层级为精度。总计180*180*60*60＝116640000个网格数量为计算区间，高度编码:200个，高度编码空间个数:23328000000个。
[0214] 时空网格表达引擎负责完成基于时空网格可视化组件应用。
[0215] 1)空域网格显示SIM建模
[0216] 空域网格显示SIM建模工具是一种城市级别的网格建模。使用三维网格编码建立城市建筑，地面，树林，高塔，天线的网格世界，利用此工具可以完成下垫面目标对象空域环境建设，高层建筑网格化管理等。
[0217] 2)空域网格数据值班大屏
[0218] 空域网格值班系统使用网格的时空特性，完成对用空计划完成度监控，空域冲突监视，航线冲突监视，航线与空域冲突监视，任务信息定制与调配，为空域值班人员的业务活动提供数据与计算支撑。
[0219] 3)空域网格态势显示大屏
[0220] 利用时空剖分网格编码技术，对态势目标与环境数据的改造，提出实体、场景、活动、能力、对抗状态、自然环境等多种数据的编码规则，实现数据与实体的一体化网格组织，并进行MB能力范围和威胁强度的计算，保证推演的时效性和准确性，根据统计数据生成效能评估报告，并以图表等形式呈现，为首长指挥决策提供数据支撑。
[0221] 系统应用扩展：空域管控中的时空规划、空域协调、态势监控。
[0222] 为用户提供网格化数据可视化、网格数据叠加分析、网格化通视分析、网格化缓冲区分析、实体数据查询等，以网格化数据和网格空间计算为支撑的计算分析功能，例如飞行路径自动规划、碰撞风险检测和预警等。
[0223] 本实施例的空域网格图生成方法具有以下优点：
[0224] 1)通过生成全域全要素的新一代空域图，形成多尺度(层级)、高时效、科学化、精细化、融合、智能、灵活的低空空域管理服务体系，实现低空空域资源的科学化划分、高效率审批和精细化利用。实现在二维、三维、四维空域网格图形之间自如切换。
[0225] 2)将传统浮点计算变为整型计算，降低计算复杂度，运算效率提升几倍到几十倍。开放的统一时空大数据组织框架，对全域空间数据组织管理，通航飞行全域全要素统一建模。满足大规模通航飞机或空域数据的高效组织和管理，满足多维可视化展示(监视)。
[0226] 3)通过组合和转化可以实现各类空域网格图形扩充与延展。
[0227] 提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
[0228] 为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

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