[发明专利]时间空间混合数据结构及其构建方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据结构及其构建方法和系统，尤其涉及一种时间空间混合的数据结构及其构建方法和系统。

背景技术

人类通过地图感知全局，获取信息。地图伴随着人类社会发展走过了漫长的历程，人类使用地理空间信息经历了：古地图→纸质地图→电子地图→地理信息系统→空间信息系统→时空信息系统等阶段。

近年来，随着“数字地球”概念的提出，空间信息技术迅猛发展。“数字地球”是以真实地理空间数据为基础，对现实世界进行数字化，利用计算机技术形成虚拟三维地球。创建“数字地球”的核心技术主要有地球模型等。“数字地球”系统的出现是地理信息系统、空间信息系统发展的最新阶段，以“数字地球”为平台进行开发应用的潜力和前景巨大。

目前，在国内外地球空间信息技术领域中已很好地解决了地理空间数据结构的设计和应用。在现有空间信息系统中，空间数据结构普遍采用四叉树结构，一个空间信息系统中包括一个整体呈金字塔状四叉树结构，四叉树结构将整个图形区域按照四个象限递归分割成2n×2n象元阵列，其将一个2×2图像分解成大小相等的四部分，每一部分又分解成大小相等的四部分，就这样一直分解下去，一直分解到正方形的大小正好与象元的大小相等为止，即逐步分解为包含单一类型的方形区域。

如图1所示，其为现有空间数据的四叉树结构的单层结构示意图。节点10分解成节点10a、10b、10c、10d四个节点，其中，每个节点10a、10b、10c、10d还可继续向下分别分解成四个节点。在四叉树中，同一层次(深度)的节点位置信息和空间地理信息具有一一对应的关系，节点位置表达了地理属性；节点在树中的层次(深度)信息表达了空间数据的分辨率信息，和空间数据分辨率具有一一对应的关系。换句话说，四叉树每一层都是地理属性的复制，层与层之间实现了空间数据的不同分辨率的差异性。节点本身则保存着对应地理位置的对应空间分辨率的影像数据块、高程数据块、矢量数据块和节点的一些属性信息。

空间数据具有地理属性和空间分辨率属性，具有三维的特性，四叉树结构正好完美且有效地实现了与空间数据的这种特征的统一。但是，现有空间信息系统中，每个空间信息系统仅包括一个四叉树结构，只能展现某一特定时间下的地球空间信息，而随着人们对“数字地球”应用需求的提高和信息处理技术的发展，仅有二维、三维的“数字地球”系统平台不能满足需要有时间属性的各类应用，例如，有些时候，人们希望通过查询地图获得十年前某一地理位置的名称，或某一地理位置若干年前的地理状态等，这就需要构建具有时间维的时/空信息系统，但现有的空间数据结构不能满足时/空信息系统的需要，因此，对现有“数字地球”的数据结构进行重新设计，在现有空间数据结构中添加时间数据，设计一种时间空间混合数据结构迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时间空间混合数据结构，以解决现有空间数据结构不能满足时/空信息系统应用需求的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种时间空间混合数据结构构建方法，以解决现有空间数据结构不能满足时/空信息系统发展需求的技术问题。

本发明的又一目的在于提供一种时间空间混合数据结构构建系统，以解决现有空间数据结构不能满足时/空信息系统应用需求的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种时间空间混合数据结构，包括：若干四叉树结构和一个时间列表，其中，

时间列表包括若干时间节点，每一时间节点对应一四叉树结构，每一时间节点按照时间顺序排列；

每个四叉树结构包括若干层，每一层上设置若干空间节点，每个空间节点保存着对应地理位置信息。

依照本发明较佳实施例所述的时间空间混合数据结构，该时间空间混合数据结构中的时间节点是以帧结构进行存储的，空间节点也是以帧结构进行存储的，帧结构中包含有文件头信息、时间信息、空间信息和文件尾信息，文件头信息、时间信息、空间信息和文件尾信息按照预先设定的规则分配存储空间。

本发明还提供一种时/空信息系统，包括：

数据库，用于存储包含权利要求1的时间空间混合数据结构；

搜索单元，用于通过时间信息和位置信息从数据库中找到对应的节点信息。

本发明还提供一种时/空信息系统中时间空间混合数据结构构建方法，包括以下步骤：

(1)定义基本元数据结构和基本文件格式的数据结构，包括定义地理点，地理矩形，坐标系和栅格文件、矢量文件以及时间空间混合数据结构的基本数据结构；

(2)导入带有时间信息的栅格数据，提取栅格数据中的时间信息，并按照步骤(1)定义的数据结构对提取后的栅格数据进行统一交换数据格式，生成栅格文件；