[发明专利]基于空间对象类化模型及网格体索引的异构地理空间数据管理技术

权利要求书

1.一种基于空间对象类化及网格体索引的地理空间数据管理技术，设计实现了异构空间数据统一管理接口，采用“异构空间对象类化方法”，依据空间对象的共性属性将异构多源地理数据进行统一组织管理；采用基于R树索引、网格划分索引的“混合型异构空间数据网格体索引技术”，实现对异构多源空间数据的高效索引。

2.根据权利要求1所述的“异构空间对象类化方法”，其特征在于将面向对象程序设计中类的相关概念引入空间数据的描述与组织。不论空间数据的物理存储形式存在差异，从业务层来看，每一个空间数据对象均可以用一个类的对象来表示，每一个空间对象都有一个名称、一些属性和一些相关方法。具有相同属性和方法的空间对象被抽象定义为一个类，具有名字、类型、属性、和方法等要素，这个类主要包含一些基本的非空间属性，以及与空间属性的关联关系。

一个空间数据对象类可表示为如下三元组：

GeoClass＝<{GeoObj}，{GeoType:GeoAttribute}，{GeoMethod:{GeoType:GeoAttribute}>

其中：

(1){GeoObj}表示符合此共性的这一类地理空间数据。

(2){GeoType:GeoAttribute}表示空间数据的名称、用途等对象特性以及经维度、投影坐标系统、几何数值等地理空间属性。

(3){GeoMethod:{GeoType:GeoAttribute}：表示该类空间数据上的一些函数操作，如求几何体中第一条线点的个数，求几何集合体中几何体的个数，判断几何体起点与终点是否重合等。

通过对空间数据进行抽象提取，使用GeoClass法加以描述，并依照类的继承派生等特性进行组织，形成地理空间对象类树(森林)。任一地图数据来源读入内存后，均可理解为一组空间对象实例，如济南市第一医院、济南省军区总医院、济南市儿童医院等，构成空间对象实例层。若对这些空间对象实例进行抽象，可得到空间对象类“医院”，另对其他空间对象实例还可以抽象出“学校”、“车站”等，构成“空间对象第二继承类层”。以此类推，最终将其抽象成空间对象类“建筑”，构成“空间对象虚类层”。其中空间对象继承类层可以有多层，由空间对象的特性决定。

在空间对象类化模型的基础上，进一步提出了异构空间对象类化模型，用于解决多源异构数据的统一组织管理问题，异构空间对象类化模型的基本思想是：首先将来自不同物理组织管理方式的地图数据读入内存，构建成多个“空间对象实例层”，随后依据空间对象的经纬度等地理空间属性对不同空间对象实例层内的对象进行关联统一，构建“空间关联对象实例层”。

3.根据权利要求1所述的“混合型异构空间数据网格体索引技术”，其特征在于首先对每个地理数据空间进行“网格索引面”划分，随后基于异构空间对象类化模型，以经纬度及高程等地理空间属性为基准，将各层地理数据空间的索引面进行关联，构成“网格索引体”。

对于每个地理数据空间，网格索引面的建造方法为：第一级网格划分将整个空间划分成X行、Y列的网格块，每个块又可进行第二级划分，其中每个块都可划分成任意行和列的下一级块，划分块数可以不同。每个块是否进行下一级划分根据实际检索性能要求和空间限制的平衡而定。各层地理数据空间建立完各自的“网格索引面”后，依据经纬度对各层的“网格索引面”进行关联。同时，为提高索引效率，对每个“网格索引体”的各层“网格索引面”进一步采用R树进行索引。

混合型异构空间数据网格体索引建立方法通过综合运用异构空间对象“网格索引体”划分及R树索引技术，有效保持了异构空间数据的索引一致性，减少了R树索引空间的重叠，降低了R树的平均深度，提高检索性能。

混合型异构空间数据网格体检索机制用伪代码表示如下。首先约定，多源异构地理数据空间共包含M个地图数据源，第i个地图数据源表示为Map(i)，第i个地图数据源上共建立了N个网格索引，其中第j个网格表示为Map(i).Grid(j)，该网格索引上建立的R树索引表示为Map(i).Grid(j).RTree，该网格上的跨格索引表示为Map(i).Grid(j).BeyondGrid。某数据对象A包含于另一数据对象B，表示为A∈B。

(1)点对象ObjPoint检索。

(2)线对象ObjLine检索，假设ObjLine的最小外接矩形为ObjLineRect，且ObjLineRect在Map(i)上所占网格为{Map(i).Grid(g1)，Map(i).Grid(g2)，…，Map(i).Grid(gP)}。

(3)面对象ObjPlane检索，假设ObjPlane的最小外接矩形为ObjPlaneRect，且ObjPlaneRect在Map(i)上所占网格为{Map(i).Grid(g1)，Map(i).Grid(g2)，…，Map(i).Grid(gP)}。

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