一种空间环境数据模型构建方法及装置与流程

1.本技术涉及数据模型构建技术领域，尤其是涉及一种空间环境数据模型构建方法及装置。


背景技术：

2.构建空间环境数据模型可为空间环境实体的构建奠定理论基础，支持孪生空间的应用，如城市规划、灾害监测、物流管理等。相关技术中，通常采用gis数据模型，然而gis数据模型无法满足随着空间信息系统应用的扩展，造成gis数据模型表征不完全，进而导致模型结果不准确。此外，gis数据模型建模过程较为割裂，难以满足使用不同时空尺度数据描述同一实体对象特征的需求，且没有考虑数据模型间的关联。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种空间环境数据模型构建方法及装置，构建了一种涵盖全域全空间全要素的物理对象、现象及事件等信息的空间环境数据模型，设计了多模态数据模型到空间环境实体的映射规则。
4.第一方面，本发明提供一种空间环境数据模型构建方法，包括：基于应用场景提取空间环境多维度要素信息，并对所述空间环境多维度要素信息进行数字孪生分类，得到多模态的空间环境数据；根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型；其中，所述空间环境数据模型包括网格模型、场景模型、体元矢量模型、场模型、流模型、特效模型、物理模型、化学模型、复杂效能模型、设施模型、关系函数模型和事件图谱模型；基于所述空间环境数据模型中各数据模型之间的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织确定各数据模型间的关联关系；将所述空间环境数据模型映射到空间环境实体；所述空间环境实体为实体结构、属性要素和关联关系构成的三元组形式。
5.在可选的实施方式中，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：针对所述网格模型，采用64位编码对各级剖分网格进行标识；基于格元属性的类型选择相应的网格取值法进行建模，构建网格模型；其中，格元属性至少包括人口、经济、气象、水文，所述网格模型每个网格单元的值由网格中心点对应的面域属性值确定。
6.在可选的实施方式中，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：获取真正射影像数据，将所述真正射影像数据标注地理实体并建立训练样本集，对所述训练样本集进行影像解译得到二维形式表达的地理实体；基于地物实体采集精度选取倾斜摄影三维模型，然后进行三角网及纹理裁剪，获取三维几何形状、纹理，并通过预设修复处理得到三维形式表达的地理实体；构建语义描述框架，获取语义信息并进行层次关系构建，生成体元矢量模型。
7.在可选的实施方式中，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：建立设施属性数据库，基于所述体元矢量模型调用设施构件几何结
构数据；建立设施属性数据库与体元矢量模型结构间的对应关系进行语义属性关联，并根据体元矢量模型结构获取设施的特征点，计算特征点的属性值，构建设施模型。
8.在可选的实施方式中，所述场模型包括重力场模型、地磁场模型、云场模型、风场模型和雾场模型；根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：通过移去-恢复技术计算重力似大地水准面，构建重力场模型；采用球谐分析法计算地磁场的全球模型，采用冠谐分析法计算地磁场的区域模型；通过计算三维云量、特征层云量、云底高度、云顶高度构建云场模型；采用本征正交分解法，将风场数据通过特征值分解为本征模态和主坐标，构建风场模型；通过求解每个格网内的平均能见度值构建雾场模型。
9.在可选的实施方式中，针对所述物理模型，首先依据物理公式、影响系数、符号等建立资源库；将物理公式与体元矢量模型相关属性进行关联，获取实体接触时物理状态变化信息；利用数值模拟法将物理公式转化为物理模型的通式，物理模型统一表达式如下：其中，i代表模型中包含的物理量，物理量至少包括力学模型中的速度、时间、路程、质量，为影响系数，影响系数至少包括动力影响系数、摩擦力系数、阻力系数、导热系数，y代表该物理模型的值。
10.在可选的实施方式中，针对所述事件图谱模型，基于网络资源数据，采用基于序列标注的实体和事件触发词联合识别的方法进行事件识别，并根据预定义的事件表示框架，抽取出事件描述句中的事件元素，并判断事件元素所属的事件类型，事件类型至少包括事件发生类、事件影响类、应急决策类；构建侯选事件对，并对结构化的事件元素进行规范化处理，然后通过实体、事件元素和事件语义三方面的相似度描述事件类型的相似度，解决补全过程中可能产生的事件元素冲突的问题；采用共现事件的方法判断事件相关性，统计出具有相关性的事件之间的发生概率，再基于事件语料库中已标注的关系映射到事件关系，建立事件知识图谱；利用echarts对事件知识图谱进行可视化，将制定的后续事件推理规则与可视化的事件知识图谱相联系，进行事件预测，构建事件图谱模型。
11.在可选的实施方式中，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：依据化学方程式及反应条件建立资源库，并将化学方程式与体元矢量模型相关属性进行关联；获取实体接触时化学反应现象的预测信息及实体的性质变化信息进行数值模拟，将化学反应式转化为化学模型的通式，转换后的化学模型的通式如下：式中：，m与n分别是模型中的反应物与反应方程式的个数，和分别为第反应中第组分的反应物系数和生成物系数，为参与反应的分子式。
12.在可选的实施方式中，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：将空间环境数据分解三个层次，第一层依据空间环境种类分为陆、海、空、天、网电；第二层依据活动主体与环境因素的关系对评估指标进行分解，得到评估指
标，所述评估指标至少包括预测能力、通行能力、通信能力；第三层为空间环境影响因素，所述空间环境影响因素至少包括地貌、植被、气象、地质、人文；基于环境影响因素计算影响因子；建立系统递阶层次模型，确定上一层因素与下一层因素间的联系，采用两两层次之间进行比较的方法建立判断矩阵，对某一层次中各因素的相对重要性进行量化，利用方根法求解判断矩阵最大特征向量，并进行归一化，确定影响因子的权重；基于所述影响因子和对应的权重构建复杂效能模型。
13.第二方面，本发明提供一种空间环境数据模型构建装置，包括：数字孪生分类模块，用于基于应用场景提取空间多维度要素信息，并对空间多维度要素信息进行数字孪生分类处理，得到空间环境多模态数据；模型构建模块，用于根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型；其中，空间环境数据模型包括网格模型、场景模型、体元矢量模型、场模型、流模型、特效模型、物理模型、化学模型、复杂效能模型、设施模型、关系函数模型和事件图谱模型；关系确定模块，用于基于空间环境数据模型中各数据模型之间的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织确定各数据模型间的关联关系；映射模块，用于将空间环境数据模型映射到空间环境实体；空间环境实体为实体结构、属性要素和关联关系构成的三元组形式。
14.本技术提供的空间环境数据模型的构建方法及装置，采用自顶而下的方法，基于应用场景梳理空间环境涵盖的要素信息，获取空间环境多模态数据，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到多种类别的空间环境数据模型，进而从各模型的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织多个层面，获取数据模型之间的关系；将各类数据模型映射到空间环境实体。该方法构建的数据模型涵盖全域全空间全要素的物理对象、现象及事件等空间环境信息，为空间环境实体的构建奠定理论基础，支持孪生空间的应用。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本技术实施例提供的一种空间环境数据模型构建方法的流程图；图2为本技术实施例提供的一种具体的执行方式的流程图；图3为本技术实施例提供的一种空间环境部分要素信息的示意图；图4为本技术实施例提供的一种空间环境数据总体框架的示意图；图5为本技术实施例提供的一种数据模型的分类示意图；图6为本技术实施例提供的一种实体关联关系元组的示意图；图7为本技术实施例提供的一种空间环境数据模型构建的装置的结构图；图8为本技术实施例提供的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
17.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
18.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
20.本技术实施例提供了一种空间环境数据模型构建方法，参见图1所示，该方法包括以下步骤：步骤s110，基于应用场景提取空间多维度要素信息，并对空间多维度要素信息进行数字孪生分类，得到空间环境多模态数据。
21.在一种实施方式中，空间环境多模态数据包括自然环境类数据、设施环境类数据、社会人文类数据、网络电磁类数据和数字孪生机理模型数据。
22.步骤s120，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型；其中，空间环境数据模型包括网格模型、场景模型、体元矢量模型、场模型、流模型、特效模型、物理模型、化学模型、复杂效能模型、设施模型、关系函数模型和事件图谱模型。
23.步骤s130，基于空间环境数据模型中各数据模型之间的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织确定各数据模型间的关联关系。
24.步骤s140，将空间环境数据模型映射到空间环境实体；空间环境实体为实体结构、属性要素和关联关系构成的三元组形式。
25.为便于理解，本技术实施例提供了一种具体的执行方式，参见图2所示，该方法包括以下步骤s1至步骤s5：s1、采用自顶而下的方法，基于应用场景梳理空间环境涵盖的要素信息，获取5大类空间环境数据。
26.s2、采用结构模式识别方法构建空间环境数据模型，并将空间环境数据模型划分为12类数据模型，形成空间环境数据模型架构。
27.s3、采用空间数据模型建模的方法从应用需求、基本概念、描述方法、构建方法、数据资源建设5个方面设计各类数据模型。
28.s4、从模型的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织多个层面，获取数据模型之间的关系。
29.s5、基于各类数据模型的概念及描述将模型映射到空间环境实体。
30.下面对这五个步骤进行详细描述。
31.s1、采用自顶而下的方法，基于应用场景梳理空间环境涵盖的要素信息，获取5大类空间环境数据。
32.采用自顶而下的方法，首先分析空间环境中各具体应用场景，如路径规划、洪水监测、救援物资运输、野外侦察、公共设施配置、城市环境动态监测、设备维护管理等；然后梳理各应用场景涉及的空间环境要素信息。空间环境部分要素信息参见图3所示。
33.最后基于空间环境包含的地貌、植被、海洋地理、海洋水文等要素，遵循空间环境
数据全覆盖、无交叉的分类原则，对各要素相关的数据按专业领域进行梳理；并结合数字孪生的概念和内涵，即数字孪生的核心是面向物理实体建立机理模型或数据驱动模型来刻画物理实体的结构、状态和规则，研究各种机理模型常用的数据，最终获得5大类空间环境数据。
34.1）自然环境类数据自然环境类数据包括地球物理、地球大气、气象、陆地、海洋、宇宙空间六大环境数据信息。
35.地球物理包括地球自转周期、自转速度、地球重力场、地球磁场等数据。地球大气包括干洁大气、水汽、悬浮气溶胶粒子等数据。气象包括表示大气状态的物理量和物理现象数据。其中表示大气状态的物理量包括气温、湿度、风力等；表示大气状态的物理现象包括风、云、雨、雾、冰雹、雷电等。陆地包括地貌、土壤、植被、陆地水系等数据。海洋包括海水温度、盐度、深度、密度等数据。宇宙空间包括太阳活动、近地航天器轨道等数据。
36.2）设施环境类数据设施环境类数据包括重要经济设施、重要交通设施、城市重要机构设施、重要作战设施、重要后勤装备设施数据等。
37.重要经济设施数据包括油田、气田、核电站、火力发电厂、水力发电站、飞机制造厂等。重要交通设施数据包括铁路军事专用线、铁路桥梁、公路桥梁、隧道、港口、输送管道等。城市重要机构设施数据包括重要科研机构、重要高等院校、综合医院等。重要作战设施数据包括海军基地、指挥设施、要塞等。
38.3）社会人文类数据社会人文类数据包括境界与政区数据、教育数据、经济数据、人口数据、文化数据、宗教数据、政治法律数据、民族数据等。其中境界与政区数据包括行政区划、省界、市界等；教育数据包括教育程度、教育经费、入学率等；经济数据包括国民生产总值、就业率、收入水平等；人口数据包括人口数量、人口密度、年龄分布、性别比例、人口迁移等；文化数据包括历史文物、文化传统等；宗教数据包括宗教信仰、仪式等；政治法律法规包括法律法规、条例等；民族数据包括民族比例、民族分布等。
39.4）网络电磁类数据网络电磁类数据包括网络和电磁两部分。电磁包含电磁载体、电磁频谱等信息。网络包含网络载体、网络ip频段等信息。载体包括卫星地面站、电视台、电台、通信光缆、航天器发射场等重要设施。
40.5）数字孪生机理模型数据机理模型是基于质量平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程及某些物性方程、化学反应定律、电路基本定律等描述物理实体的结构、状态和规则的模型，包括化学反应物、反应条件、物理量、物理状态、流体密度、流体粘度等数据。机理模型主要用于描述实体对象在发展变化过程中的内部机制，即变化规律和隐含关系，可以对空间环境中各类要素某时刻的状态信息进行预测。
41.s2、采用结构模式识别方法构建空间环境数据模型，并将空间环境数据模型划分为12类数据模型，形成空间环境数据模型架构。
42.结构模式识别的思路是首先将模式分为若干子模式；然后子模式再分解为简单的
子模式；最后对子模式再进行分解，直至满足研究目标，最简单的子模式称为基元。本技术基于《gb/t 13923-2006基础地理信息要素分类与代码》、《gb/t 37118-2018地理实体空间数据规范》、《新型基础测绘体系建设试点技术大纲》、《实景三维中国建设技术大纲》等资料，采用结构模式识别的研究方法，根据数据的表达方式、组织形式、变化规律等特点，建立易于识别与表达的数据模型，最后对数据模型进行归纳汇总，形成空间环境数据模型架构。
43.自然环境类中地质数据通过体元矢量模型描述；地貌、植被、城市等数据通过场景模型或体元矢量模型或关系函数模型进行描述；云、雾、雨、台风、气压、海水温度、海水盐度等气象、海洋数据通过场模型或流模型描述；空间环境数据通过物理模型描述。设施环境类中重要经济设施、重要交通设施、城市重要机构设施、重要作战设施等数据通过体元矢量模型或设施模型描述。境界与政区、民族数据、经济数据、人口数据、文化数据、宗教数据等通过网格模型描述；网络电磁类中载体数据通过体元矢量模型或设施模型描述；ip频段数据通过物理模型描述。空间环境数据总体框架如图4所示。
44.s3、采用空间数据模型建模的方法从应用需求、基本概念、描述方法、构建方法、数据资源建设5个方面设计各类数据模型。
45.本技术基于空间数据模型建模的方法，从各模型的应用场景和应用范围出发，明确各类数据模型的应用需求，并定义各模型基本概念，参考各类数据标准规范和各专业领域资料，明确各模型的描述方法和构建方法，并针对各类数据的更新、存储和应用场景研究模型的数据资源建设方法，最终实现各类数据模型的构建。
46.1）网格模型应用需求：支撑道路交通规划、兵力部署、人口分布统计等场景应用。
47.基本概念：网格模型是一种采用递归剖分方法将空间统一剖分成不同尺度的网格单元，用于描述抽象域内多种物理量的概略量化结果的数据模型。
48.描述方法：网格模型通过空间参考网格、网格类型、网格剖分层级、网格尺寸、网格坐标位置、网格地址码、格元属性等进行描述。
49.在一种实施方式中，上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，可以包括以下步骤1-1和步骤1-2：步骤1-1，采用64位编码对各级剖分网格进行标识；步骤1-2，基于格元属性的类型选择相应的网格取值法进行建模，构建网格模型；其中，格元属性至少包括人口、经济、气象、水文，网格模型每个网格单元的值由网格中心点对应的面域属性值确定。
50.在实际应用中，上述构建方法可以具体采用：首先采用64位编码对各级剖分网格进行标识。第0级剖分网格标识为0，第1级剖分网格编码分别为00、01、02和03。从第2级开始，下一级剖分网格编码在上一级网格编码后加0、1、2、3。
51.然后对格元属性建模，对于居民地、政区等格元属性数据采用面积占优法；对于人口、经济、气象、水文等格元属性数据采用中心归属法，每个网格单元的值由网格中心点对应的面域属性值确定；对于具有军事价值和国防潜力的电力、水利等设施采用重要性法。
52.数据资源建设：网格模型主要存储人口、经济、宗教、文化等数据，采用geotiff、json文件进行存储。根据数据的变化特点，定期进行更新，如人口数据十年更新一次。
53.2）场景模型应用需求：用于反映区域范围内地理空间分布形态。
54.基本概念：场景模型是一定区域范围内连续成片、反映现实世界地理空间位置和形态的地理信息数据模型。
55.描述方法：场景模型通过长半径、扁率、投影方式、中央子午线、分带方式、坐标单位、地面分辨率、中误差、数据面积、接边状况等进行描述。
56.在一种实施方式中，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，可以包括以下步骤2-1至步骤2-6：步骤2-1，基于数字摄影测量、激光雷达和干涉雷达构建数字高程模型；步骤2-2，采用规则格网和不规则格网构建数字表面模型；步骤2-3，基于数字高程模型（digital elevation model，dem）利用数字微分纠正构建数字正射影像；步骤2-4，基于数字地表模型（digital surface model，dsm）利用数字微分纠正构建真正射影像；步骤2-5，通过倾斜摄影技术生成倾斜摄影三维模型；步骤2-6，基于数字高程模型、数字表面模型、数字正射影像、真正射影像和倾斜摄影三维模型确定场景模型。
57.在实际应用中，构建方法：联合数字摄影测量、激光雷达、干涉雷达多种技术构建数字高程模型；数字表面模型采用规则格网和不规则格网两种方法进行构建；数字正射影像基于dem利用数字微分纠正技术获取；真正射影像基于dsm利用数字微分纠正技术获取；倾斜摄影三维模型通过倾斜摄影技术生成。
58.数据资源建设：数字高程模型、数字表面模型、数字正射影像、真正射影像采用geotiff文件进行存储，倾斜摄影三维模型采用osgb文件进行存储。场景模型数据采取定期更新的方式，重点区域按需动态更新。
59.3）体元矢量模型应用需求：为空间环境地物信息（湖泊、大坝、桥梁、房屋等）的二维、三维的表达需求提供支撑。
60.基本概念：体元矢量模型是描述现实世界中占据一定且连续的空间位置、单独具有同一属性或者完整功能的自然地物、人工设施及地理单元的数据模型。
61.描述方法：体元矢量模型通过结构类型、形态内容、实体状态、lod层级、几何信息等进行描述。
62.在一种实施方式中，上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，在具体实施时，可以包括以下步骤3-1至步骤3-3：步骤3-1，获取真正射影像数据，将真正射影像数据标注地理实体并建立训练样本集，对训练样本集进行影像解译得到二维形式表达的地理实体；步骤3-2，基于地物实体采集精度选取倾斜摄影三维模型，然后进行三角网及纹理裁剪，获取三维几何形状、纹理，并通过预设修复处理得到三维形式表达的地理实体；步骤3-3，构建语义描述框架，获取语义信息并进行层次关系构建，生成体元矢量模型。
63.在实际应用中，
①
形态：包括二维形态和三维形态。基于基础地理实体采集精度要求选取适宜的tdom为数据源，标注地理实体并建立训练样本集，经影像解译获得二维形式表达的地理实体；基于地物实体采集精度选取适宜倾斜摄影三维模型，然后进行三角网及纹理裁剪，获取三维几何形状、纹理，最后通过漏洞填充、纹理修复等得到三维形式表达的地理实体。
64.②
属性：通过构建语义描述框架、获取语义信息、语义与几何归一化处理、聚合层次关系建立等，实现语义属性关联。
65.构建层级及数据描述如下表所示：表1 构建层级及数据描述表
层级数据loda点，勾绘现有数据，自动构建lodb线，以dem与dom为基础数据，使用深度学习算法提取建筑物轮廓线及高程信息实现构建lod0二维面，是实体在空间垂直投影形成的二维几何图元lod1灰盒三维模型，依据实体的立体空间信息构建三维图元lod2增加材质纹理三维模型，在lod1级的基础上，对三维面赋予材质纹理属性lod3增加真实纹理的三维模型，在lod2级的基础上，添加实体三维面的真实纹理图像数据lod4增加外部轮廓精细特征的三维模型，在lod3级的基础上，测量三维外部轮廓特征，对实体各个部件进行精细表达lod5增加示意性内部结构三维模型，在lod4级的基础上，对实体内部结构增加示意性表达lod6增加精确内部结构三维模型，在lod5级的基础上，增加精确的内部结构信息，采用近景摄影测量方式获取精确的内部三维坐标信息lod7增加内部结构真实纹理三维模型，在lod6级的基础上，根据内部坐标信息，对内部详细结构赋予真实纹理图像
数据资源建设：体元矢量模型数据采用shape、geotiff文件进行存储，采取动态更新的方式。
66.4）设施模型应用需求：设施包括重要经济设施、重要交通设施、城市重要机构设施、重要作战设施等，是空间环境重要的组成部分。
67.基本概念：设施模型是一种用于表达重要物质工程设施的属性特征的数据模型。
68.描述方法：设施模型通过用途、材质、纹理、使用状态、使用环境等进行描述。
69.在一种实施方式中，上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，可以包括以下步骤4-1和步骤4-2：步骤4-1，建立设施属性数据库，基于体元矢量模型调用设施构件几何结构数据；步骤4-2，建立设施属性数据库与体元矢量模型结构间的对应关系进行语义属性关联，并根据体元矢量模型结构获取设施的特征点，计算特征点的属性值，构建设施模型。
70.构建方法：构建方式为属性建模，具体建模步骤：（1）建立设施属性数据库，并保证每一对象类别的数据结构中含有唯一的关键字。（2）利用体元矢量模型调用设施构件几何结构数据。（3）建立设施属性数据库与体元矢量模型结构间的对应关系，实现语义属性关联，并根据体元矢量模型结构获取设施的特征点，计算特征点的属性值，最终实现设施模型的构建。
71.数据资源建设：设施模型数据采用shape、json文件进行存储，采取定期更新的方式，更新周期不大于一年。
72.5）场模型应用需求：为雷达定位、地磁导航、气象预测、舰船航行、救生打捞等活动提供支撑。如舰船因大雾无法航行；磁场信息会影响导航的准确性。
73.基本概念：场模型把某地理现象看作连续变量或体，将二维或三维空间中的任意
位置都赋予一个表现该现象的属性值。
74.描述方法：场模型通过地磁总强度、地磁水平分量、磁偏角、倾斜角、北向分量等进行描述。
75.在一种实施方式中，场模型包括重力场模型、地磁场模型、云场模型、风场模型和雾场模型。上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，在具体实施时，可以包括以下步骤5-1至步骤5-5：步骤5-1，通过移去-恢复技术计算重力似大地水准面，构建重力场模型；步骤5-2，采用球谐分析法计算地磁场的全球模型，采用冠谐分析法计算地磁场的区域模型；步骤5-3，通过计算三维云量、特征层云量、云底高度、云顶高度构建云场模型；步骤5-4，采用本征正交分解法，将风场数据通过特征值分解为本征模态和主坐标，构建风场模型；步骤5-5，通过求解每个格网内的平均能见度值构建雾场模型。
76.构建方法：
①
重力场模型：利用移去-恢复技术计算重力似大地水准面。
②
地磁场模型：采用球谐分析法计算地磁场的全球模型；采用冠谐分析法计算地磁场的区域模型。
③
云场模型：通过计算三维云量、特征层云量、云底高度、云顶高度构建云场模型。
④
风场模型：采用本征正交分解法，将风场数据通过特征值分解为本征模态和主坐标。
⑤
雾场模型：通过求解每个格网内的平均能见度值构建雾场模型。
77.数据资源建设：场模型数据采用netcdf格式进行存储。重力场模型更新频率为10年/次；地磁场模型根据不同空间尺度，数据更新频率从每月到数年不等；云场、雾场、风场模型中国区域数据更新频率为1时/次，全球数据更新频率为3时/次。
78.6）流模型应用需求：对流体相关运动进行分析预测，可以支撑各种指挥决策。例如常温下河流阻碍部队行军，但当河流结冰厚度达到一定程度时，部队可以通行。
79.基本概念：流模型是对各种流体运动的时空变化规律进行表达的数据模型，包括台风模型、水流模型等。
80.描述方法：台风流模型通过台风的要素信息进行描述，包括时间、中心位置、中心气压、最大风速、强度、移动速度、移动方向等。水流模型通过测量时间、初始时刻粒子的坐标、粒子流动速度和加速度、压强、密度、温度、表面张力等进行描述。
81.构建方法：台风模型：通过网络资源获取台风的最大风速、运动方向等初始数据，并结合气象学与空气动力学建立数学模型，模拟台风的行走路径。水流模型：根据流体运动规律求解每个粒子的密度、速度、压强等变化，模拟流体的运动过程。
82.数据资源建设：台风模型采用气象站台风网中相关数据，每3小时更新一次，采用netcdf文件进行存储。水流模型数据采用psi文件进行存储，按需动态更新。
83.7）特效模型应用需求：用于模拟爆炸、烟花、云、雾、尾气等效果，提供逼真的虚拟环境。
84.基本概念：特效模型是一种对物理现象形态结构的不规则性、运动状态的多变性进行虚拟仿真的数据模型。
85.描述方法：特效模型包括粒子系统、骨骼动画、动态纹理映射。粒子系统通过每个
粒子的位置、运动方向、速度、加速度、形状、大小、颜色、纹理、透明度等进行描述。骨骼动画通过坐标系、骨骼编号、骨骼夹角、骨骼位移、颜色、长度等进行描述。动态纹理映射通过纹理图片、纹理颜色、纹理分辨率、纹理几何信息等进行描述。
86.构建方法：特效模型动画构建主要利用三维建模软件生成由一系列骨骼节点组成的网格模型，每个节点包含位置、旋转、平移、缩放信息；查找关键帧，采用四元数的球面线性插值算法对关键帧之间进行插值计算，其计算公式如下：其中，是关键帧，p，q是需要插值的两个四元数，t为0到1之间的参数值；采用基于规则的方法对骨骼全局进行变换更新，骨骼全局变化公式如下：。
87.数据资源建设：粒子系统模型数据采用psi文件进行存储；骨骼动画模型数据采用bvh文件进行存储；动态纹理映射模型数据采用tiff文件进行存储。特效数据采取实时动态更新的方式。
88.8）物理模型应用需求：空间环境中所有物质都有其特有的结构、性质、运动规律，基于相关物理数据进行分析、计算，可实现对空间环境物质变化的精准预测和孪生映射。
89.基本概念：物理模型一种对空间环境内各种物理现象及其内在机理进行表达的数据模型，其分类参见图5所示。
90.描述方法：物理模型通过算子类别、影响系数、性质变化、状态变化等进行描述。
91.在一种实施方式中，上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，可以包括以下步骤6-1和步骤6-2：步骤6-1，依据物理公式、影响系数、符号等建立资源库，并将物理公式与体元矢量模型相关属性进行关联，步骤6-2，获取实体接触时物理状态变化信息，利用数值模拟法将物理公式转化为物理模型的通式，物理模型统一表达式如下：其中，i代表模型中包含的物理量，如力学模型中的速度、时间、路程、质量等，为影响系数，如动力影响系数、摩擦力系数、阻力系数、导热系数等，y代表该物理模型的值。
92.数据资源建设：物理模型中的影响系数、公式等信息采用json文件进行存储，按需动态更新。
93.9）化学模型应用需求：用于空间环境污染监测、化学物质毒性评估等。
94.基本概念：化学模型是一种对空间环境内的物质结构、组成、性质等化学问题进行抽象的数据模型。
95.描述方法：化学模型通过分子和原子的性质、状态、影响系数、性质变化、状态变化
等信息进行描述。
96.在一种实施方式中，上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，可以包括以下步骤7-1和步骤7-2：步骤7-1，依据化学方程式及反应条件建立资源库，并将化学方程式与体元矢量模型相关属性进行关联；步骤7-2，获取实体接触时化学反应现象的预测信息及实体的性质变化信息进行数值模拟，将化学反应式转化为化学模型的通式，转换后的化学模型的通式如下：式中：，m与n分别是模型中的反应物与反应方程式的个数，和分别为第反应中第组分的反应物系数和生成物系数，为参与反应的分子式。
97.在实际应用中，首先依据化学方程式及反应条件建立资源库，并将化学方程式与体元矢量模型相关属性进行关联，获取实体接触时化学反应现象的预测信息及实体的性质变化信息，最后利用数值模拟法，将化学反应式转化为化学模型的通式。
98.数据资源建设：化学模型数据采用json文件进行存储，按需动态更新。
99.10）事件图谱模型应用需求：支撑事件分析、追踪、回溯物理世界的状态和运行规律的表达需求。
100.基本概念：事件图谱模型是一种根据外界条件和反馈信息对事件的发展和走向进行动态跟踪描述的数据模型。
101.描述方法：事件图谱模型通常用事件名称、事件摘要、事件类型、时间、地点、对象、事件影响、事件条件、事件结果等属性描述。
102.在一种实施方式中，上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，可以包括以下步骤8-1至步骤8-4：步骤8-1，基于网络资源数据（诸如开放网络的文本、视频、图像、地理位置等数据），采用基于序列标注的实体和事件触发词联合识别的方法进行事件识别，并根据预定义的事件表示框架，抽取出事件描述句中的事件元素，并判断事件元素所属的事件类型，其中，事件类型包括事件发生类、事件影响类、应急决策类；步骤8-2，构建侯选事件对，并对结构化的事件元素进行规范化处理，然后通过实体、事件元素和事件语义三方面的相似度，来描述事件发生类事件的相似度，最后解决补全过程中可能产生的事件元素冲突的问题；步骤8-3，采用共现事件的方法判断事件相关性，统计出具有相关性的事件之间的发生概率，再基于事件语料库中已标注的事件关系映射到事件关系，实现事件类关系发现，建立事件知识图谱；步骤8-4，利用echarts对事件知识图谱进行可视化，将制定的后续事件推理规则与可视化的事件知识图谱相联系根据事件知识图谱，进行事件预测，构建事件图谱模型。
103.在实际应用中，基于开放网络的文本、视频、图像、地理位置等数据，联合事件抽取技术、信息补全技术、关系推断技术构建事件知识图谱，建立事件关联关系，从而构建事件
图谱模型。
104.数据资源建设：事件图谱模型数据采用json文件进行存储，随着事件的发展动态更新。
105.11）复杂效能模型应用需求：森林火灾预测预报、洪水监测、道路交通规划等场景受到地形地貌、气象等多种因素的影响，需要在多类数据模型的基础上，构建复杂效能模型。
106.基本概念：复杂效能模型是一种对多类单体数据模型交叉融合后的效能进行计算和评估的数据模型。
107.描述方法：复杂效能模型通过范围、空间环境影响因素及权重集、评估指标及权重集等进行描述。
108.在一种实施方式中，上述根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，可以包括以下步骤9-1至步骤9-4：步骤9-1，将空间环境数据分解三个层次，第一层依据空间环境种类分为陆、海、空、天、网电；第二层依据活动主体与环境因素的关系对评估指标进行分解，得到评估指标，评估指标至少包括预测能力、通行能力、通信能力；第三层为空间环境影响因素，空间环境影响因素至少包括地貌、植被、气象、地质、人文；步骤9-2，基于环境影响因素计算影响因子；步骤9-3，建立系统递阶层次模型，确定上一层因素与下一层因素间的联系，采用两两层次之间进行比较的方法建立判断矩阵，对某一层次中各因素的相对重要性进行量化，利用方根法求解判断矩阵最大特征向量，并进行归一化，确定影响因子的权重；步骤9-4，基于影响因子和对应的权重构建复杂效能模型。
109.构建方法：
①
系统分解。将空间环境向下分解三个层次，第一层依据空间环境种类分为陆、海、空、天、网电；第二层依据活动主体与环境因素的关系对评估指标进行分解，可分解为预测能力、通行能力、通信能力等评估指标；第三层为空间环境影响因素，如地貌、植被、气象、地质、人文等。
110.②
影响因子计算。定量分析的环境影响因素，通过数学公式计算影响因子；定性分析的环境影响因素，采用评估法，使之达到定量化或半定量化，获取影响因子的数值。
111.③
系统综合。包括确定影响因子权重和求取综合评估值。本技术采用层次分析法确定影响因子权重。首先建立系统递阶层次模型，并明确上一层因素与下一层因素间的联系；然后采用两两比较的方法建立判断矩阵，对某一层次中各因素的相对重要性进行量化；最后利用方根法求解判断矩阵最大特征向量，并进行归一化。
112.综合评估值表征了空间环境要素对活动场景的综合影响，直接加权求和获取。
113.数据资源建设：复杂效能模型数据采用shape、geotiff文件进行存储，按需动态更新。
114.12）关系函数模型应用需求：为了明确空间环境实体间及实体属性间的关系，需要构建关系函数模型对实体关系进行半形式化描述，便于空间环境实体间的动态链接、实时更新。
115.基本概念：关系函数模型是一种表示实体间及其属性间关系的模型，可表达实体间的定性和定量关系。
116.描述方法：关系函数模型通过实体对象、关系类型、关系语义描述集（近、很近、邻近）、条件约束等进行描述。
117.构建方法：实体间的关系包括位置关系、隶属关系、时序关系、几何构成关系、影响关系、主题关系等。联合知识图谱、深度学习、基于规则的方法获取实体间关联关系。
118.数据资源建设：关系函数模型数据采用json文件进行存储，随实体变化同步更新。
119.上述数据模型中场景模型、体元矢量模型用于描述实体的多层次空间信息，反映孪生立体化；场模型和流模型用于表达气象水文、海洋环境要素信息；事件图谱模型主要表达社会人文环境中的自然事件、人为事件、社会事件等的演化过程；物理模型、化学模型、特效模型、复杂效能模型等描述现象的动态变化机理，可反映空间环境实体的实时变化，实现孪生动态化；关系函数模型描述实体间的关联关系，可根据场景扩展，反映孪生的关联性和开放性。
120.s4、从模型的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织多个层面，获取数据模型之间的关系。
121.本技术首先通过分析各模型的要素信息初步得到模型间的关联关系，即结构化关系；然后随着模型内容的逐步明确，通过分析各模型描述方法的差异、模型的数据类型、数据组织及其存储文件格式，得到数据模型间的关系类型：协同关系、转换关系、承载关系、提取关系、呈现关系。模型间关系描述表2如下。
122.表2 数据模型关系描述表根据上述模型间关系描述表，分析总结出各模型与其他模型间的关系，具体如下表3所示。
123.表3 数据模型间关系表
5、基于各类数据模型的概念及描述将模型映射到空间环境实体。
124.为了实现空间环境实体的构建，需要将多模态数据模型与空间环境实体进行映射。本技术通过“实体结构+属性要素+关联关系”三元组形式对空间环境实体进行规范化描述，并基于各类数据模型的概念及描述明确数据模型与空间环境实体的映射规则。
125.场景模型、体元矢量模型、网格模型对实体几何特征进行表达，但每一种模型的表达方式不同。其中场景模型是将物理世界作为“一张皮”进行构建；体元矢量模型是依据实体对象的特征对物理世界进行分割；网格模型通过均匀栅格化区域内多种物理量的概略量化结果描述实体几何特征。因此，场景模型、体元矢量模型、网格模型映射到实体结构元组。
126.场模型描述实体中地球物理领域和气象海洋领域相关属性要素；设施模型按照实体对象的功能属性对物理世界进行描述；流模型用于描述实体的流体运动相关属性；物理
模型描述实体的声、光、力、热、磁等物理变化规律；化学模型描述实体的化学变化规律；复杂效能模型表达实体可能携带的全息信息要素；特效模型描述自然现象运动状态属性。因此，场模型、设施模型、流模型、物理模型、化学模型、复杂效能模型、特效模型映射到实体属性元组。
127.事件图谱模型主要表达事件间的因果关系、时序关系、顺承关系等；关系函数模型主要表达实体间的方位关系、上下级关系、指挥关系、影响关系等。因此，事件图谱模型、关系函数模型映射到实体关联关系元组，参见图6所示。
128.综上，本技术构建了一套完整的空间环境数据模型架构。该体系涵盖全域全空间全要素的物理对象、现象及事件等空间环境信息，具有实体化、语义化、结构化、多维动态化、全空间等显著特点，支持地理空间、社会经济空间等多领域空间的分析决策。本技术明确了空间环境数据模型中各模型之间的关系，有助于增加模型的可重用性，提高数据模型的质量。本技术明确了各类数据模型与空间环境实体的映射规则，为空间环境实体构建奠定理论基础，可支撑孪生空间的应用。
129.针对上述空间环境数据模型构建方法，本技术实施例提供了一种空间环境数据模型构建的装置，参见图7所示，该装置包括以下部分：数字孪生分类模块710，用于基于应用场景提取空间多维度要素信息，并对空间多维度要素信息进行数字孪生分类，得到空间环境多模态数据；模型构建模块720，用于根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型；其中，空间环境数据模型包括网格模型、场景模型、体元矢量模型、场模型、流模型、特效模型、物理模型、化学模型、复杂效能模型、设施模型、关系函数模型和事件图谱模型；关系确定模块730，用于基于空间环境数据模型中各数据模型之间的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织确定各数据模型间的关联关系；映射模块740，用于将空间环境数据模型映射到空间环境实体；空间环境实体为实体结构、属性要素和关联关系构成的三元组形式。
130.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：针对网格模型，采用64位编码对各级剖分网格进行标识；基于格元属性的类型选择相应网格取值法进行建模，构建网格模型；其中，格元属性至少包括人口、经济、气象、水文，网格模型每个网格单元的值由网格中心点对应的面域属性值确定。
131.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：基于数字摄影测量、激光雷达和干涉雷达构建数字高程模型；采用规则格网和不规则格网构建数字表面模型；基于dem利用数字微分纠正构建数字正射影像；基于dsm利用数字微分纠正构建真正射影像；通过倾斜摄影技术生成倾斜摄影三维模型；基于数字高程模型、数字表面模型、数字正射影像、真正射影像和倾斜摄影三维模型确定场景模型。
132.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：获取真正射影像数据，将真正射影像数据标注地理实体并建立训练样本集，对训练样本集进行影像解译得到二维形式表达的地理实体；基于地物实体采集精度选取倾斜摄影三维模型，然后进行三角网及纹理裁剪，获取三维几何形状、纹理，并通过预设修复处理得到三维形式表达的地理实体；构建语义描述框架，获取语义信息并进行层次关系构建，生成体元矢量模型。
133.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：建立设施属性数据库，基于体元矢量模型调用设施构件几何结构数据；建立设施属性数据库与体元矢量模型结构间的对应关系进行语义属性关联，并根据体元矢量模型结构获取设施的特征点，计算特征点的属性值，构建设施模型。
134.在可选的实施方式中，场模型包括重力场模型、地磁场模型、云场模型、风场模型和雾场模型；上述模型构建模块720，还用于：通过移去-恢复技术计算重力似大地水准面，构建重力场模型；采用球谐分析法计算地磁场的全球模型，采用冠谐分析法计算地磁场的区域模型；通过计算三维云量、特征层云量、云底高度、云顶高度构建云场模型；采用本征正交分解法，将风场数据通过特征值分解为本征模态和主坐标，构建风场模型；通过求解每个格网内的平均能见度值构建雾场模型。
135.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：依据物理公式、影响系数、符号等建立资源库；将物理公式与体元矢量模型相关属性进行关联，获取实体接触时物理状态变化信息；利用数值模拟法将物理公式转化为物理模型的通式，物理模型统一表达式如下：其中，i代表模型中包含的物理量，物理量至少包括力学模型中的速度、时间、路程、质量，为影响系数，影响系数至少包括动力影响系数、摩擦力系数、阻力系数、导热系数，y代表该物理模型的值。
136.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：基于网络资源数据，采用基于序列标注的实体和事件触发词联合识别的方法进行事件识别，并根据预定义的事件表示框架，抽取出事件描述句中的事件元素，并判断事件元素所属的事件类型，事件类型至少包括事件发生类、事件影响类、应急决策类；构建侯选事件对，并对结构化的事件元素进行规范化处理，然后通过实体、事件元素和事件语义三方面的相似度描述事件类型的相似度，解决补全过程中可能产生的事件元素冲突的问题；采用共现事件的方法判断事件相关性，统计出具有相关性的事件之间的发生概率，再基于事件语料库中已标注的关系映射到事件关系，建立事件知识图谱；利用echarts对事件知识图谱进行可视化，将制定的后续事件推理规则与可视化的事件知识图谱相联系，进行事件预测，构建事件图谱模型。
137.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：依据化学方程式及反应条件建立资源库，并将化学方程式与体元矢量模型相关属性进行关联；获取实体接触时化学反应现象的预测信息及实体的性质变化信息进行数值模拟，将化学反应式转化为化学模型的通式，转换后的化学模型的通式如下：式中：，m与n分别是模型中的反应物与反应方程式的个数，和分别为第反应中第组分的反应物系数和生成物系数，为参与反应的分子式。
138.在可选的实施方式中，上述模型构建模块720，还用于：将空间环境数据分解三个
层次，第一层依据空间环境种类分为陆、海、空、天、网电；第二层依据活动主体与环境因素的关系对评估指标进行分解，得到评估指标，评估指标至少包括预测能力、通行能力、通信能力；第三层为空间环境影响因素，空间环境影响因素至少包括地貌、植被、气象、地质、人文；基于环境影响因素计算影响因子；建立系统递阶层次模型，确定上一层因素与下一层因素间的联系，采用两两层次之间进行比较的方法建立判断矩阵，对某一层次中各因素的相对重要性进行量化，利用方根法求解判断矩阵最大特征向量，并进行归一化，确定影响因子的权重；基于影响因子和对应的权重构建复杂效能模型。
139.本技术实施例还提供了一种电子设备，如图8所示，为该电子设备的结构示意图，其中，该电子设备100包括处理器81和存储器80，该存储器80存储有能够被该处理器81执行的计算机可执行指令，该处理器81执行该计算机可执行指令以实现上述任一项空间环境数据模型构建方法。
140.在图8示出的实施方式中，该电子设备还包括总线82和通信接口83，其中，处理器81、通信接口83和存储器80通过总线82连接。
141.其中，存储器80可能包含高速随机存取存储器（ram，random access memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口83（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线82可以是isa（industry standard architecture，工业标准体系结构）总线、pci（peripheral component interconnect，外设部件互连标准）总线或eisa（extended industry standard architecture，扩展工业标准结构）总线等。所述总线82可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
142.处理器81可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器81中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器81可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器81读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述实施例的空间环境数据模型构建方法的步骤。
143.本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，该计算机可执行指令促使处理器实现上述空间环境数据模型构建方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
144.本技术实施例所提供的空间环境数据模型构建方法的计算机程序产品，包括存储
了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
145.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本技术的范围。
146.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
147.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
148.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种空间环境数据模型构建方法，其特征在于，包括：基于应用场景提取空间多维度要素信息，并对所述空间多维度要素信息进行数字孪生分类处理，得到空间环境多模态数据；根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型；其中，所述空间环境数据模型包括网格模型、场景模型、体元矢量模型、场模型、流模型、特效模型、物理模型、化学模型、复杂效能模型、设施模型、关系函数模型和事件图谱模型；基于所述空间环境数据模型中各数据模型之间的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织确定各数据模型间的关联关系；将所述空间环境数据模型映射到空间环境实体；所述空间环境实体为实体结构、属性要素和关联关系构成的三元组形式。2.根据权利要求1所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：采用64位编码对各级剖分网格进行标识；基于格元属性的类型选择相应的网格取值法进行建模，构建网格模型；其中，格元属性至少包括人口、经济、气象、水文，所述网格模型每个网格单元的值由网格中心点对应的面域属性值确定。3.根据权利要求1所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：获取真正射影像数据，将所述真正射影像数据标注地理实体并建立训练样本集，对所述训练样本集进行影像解译得到二维形式表达的地理实体；基于地物实体采集精度选取倾斜摄影三维模型，然后进行三角网及纹理裁剪，获取三维几何形状、纹理，并通过预设修复处理得到三维形式表达的地理实体；构建语义描述框架，获取语义信息并进行层次关系构建，生成体元矢量模型。4.根据权利要求1或3所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：建立设施属性数据库，基于所述体元矢量模型调用设施构件几何结构数据；建立设施属性数据库与体元矢量模型结构间的对应关系进行语义属性关联，并根据体元矢量模型结构获取设施的特征点，计算特征点的属性值，构建设施模型。5.根据权利要求1所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，所述场模型包括重力场模型、地磁场模型、云场模型、风场模型和雾场模型；根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：通过移去-恢复技术计算重力似大地水准面，构建重力场模型；采用球谐分析法计算地磁场的全球模型，采用冠谐分析法计算地磁场的区域模型；通过计算三维云量、特征层云量、云底高度、云顶高度构建云场模型；采用本征正交分解法，将风场数据通过特征值分解为本征模态和主坐标，构建风场模型；通过求解每个格网内的平均能见度值构建雾场模型。6.根据权利要求1所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：
针对所述物理模型，依据物理公式、影响系数、符号建立资源库，将物理公式与体元矢量模型相关属性进行关联；获取实体接触时物理状态变化信息，利用数值模拟法将物理公式转化为物理模型的通式，物理模型统一表达式如下：其中，i代表模型中包含的物理量，所述物理量至少包括力学模型中的速度、时间、路程、质量，为影响系数，所述影响系数至少包括动力影响系数、摩擦力系数、阻力系数、导热系数，y代表该物理模型的值。7.根据权利要求1所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：基于网络资源数据，采用基于序列标注的实体和事件触发词联合识别的方法进行事件识别，并根据预定义的事件表示框架，抽取出事件描述句中的事件元素，并判断事件元素所属的事件类型，其中，所述事件类型至少包括事件发生类、事件影响类、应急决策类；构建侯选事件对，并对结构化的事件元素进行规范化处理，通过实体、事件元素和事件语义三方面的相似度描述事件类型的相似度；采用共现事件的方法判断事件相关性，统计出具有相关性的事件之间的发生概率，再基于事件语料库中已标注的关系映射到事件关系，建立事件知识图谱；利用echart对事件知识图谱进行可视化，将制定的后续事件推理规则与可视化的事件知识图谱相联系，进行事件预测，构建事件图谱模型。8.根据权利要求1所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：依据化学方程式及反应条件建立资源库，并将化学方程式与体元矢量模型相关属性进行关联；获取实体接触时化学反应现象的预测信息及实体的性质变化信息进行数值模拟，将化学反应式转化为化学模型的通式，转换后的化学模型的通式如下：式中：，m与n分别是模型中的反应物与反应方程式的个数，和分别为第反应中第组分的反应物系数和生成物系数，为参与反应的分子式。9.根据权利要求1所述的空间环境数据模型构建方法，其特征在于，根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型，包括：将空间环境数据分解三个层次，第一层依据空间环境种类分为陆、海、空、天、网电；第二层依据活动主体与环境因素的关系对评估指标进行分解，得到评估指标，所述评估指标至少包括预测能力、通行能力、通信能力；第三层为空间环境影响因素，所述空间环境影响因素至少包括地貌、植被、气象、地质、人文；基于环境影响因素计算影响因子；
建立系统递阶层次模型，确定上一层因素与下一层因素间的联系，采用两两层次之间进行比较的方法建立判断矩阵，对某一层次中各因素的相对重要性进行量化，利用方根法求解判断矩阵最大特征向量，并进行归一化，确定影响因子的权重；基于所述影响因子和对应的权重构建复杂效能模型。10.一种空间环境数据模型构建装置，其特征在于，包括：数字孪生分类模块，用于基于应用场景提取空间多维度要素信息，并对所述空间多维度要素信息进行数字孪生分类处理，得到空间环境多模态数据；模型构建模块，用于根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型；其中，所述空间环境数据模型包括网格模型、场景模型、体元矢量模型、场模型、流模型、特效模型、物理模型、化学模型、复杂效能模型、设施模型、关系函数模型和事件图谱模型；关系确定模块，用于基于所述空间环境数据模型中各数据模型之间的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织确定各数据模型间的关联关系；映射模块，用于将所述空间环境数据模型映射到空间环境实体；所述空间环境实体为实体结构、属性要素和关联关系构成的三元组形式。

技术总结
本申请提供了一种空间环境数据模型构建方法及装置，涉及数据模型构建技术领域，该方法包括：基于应用场景提取空间多维度要素信息，并对空间多维度要素信息进行数字孪生分类处理，得到空间环境多模态数据；根据空间环境多模态数据进行空间数据模型建模，得到空间环境数据模型；基于空间环境数据模型中各数据模型之间的要素信息、描述方法、数据类型及数据组织确定各数据模型间的关联关系；将空间环境数据模型映射到空间环境实体；空间环境实体为实体结构、属性要素和关联关系构成的三元组形式。本申请构建了一种涵盖全域全空间全要素的物理对象、现象及事件等信息的空间环境数据模型，设计了多模态数据模型到空间环境实体的映射规则。射规则。射规则。


技术研发人员：杨婧 王宇翔 王涛 柏冰
受保护的技术使用者：航天宏图信息技术股份有限公司
技术研发日：2023.09.05
技术公布日：2023/10/11