[发明专利]多边形矢量数据文件的并行拼接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多边形矢量数据文件的并行拼接方法，属于地理信息处理技术领域。

背景技术

地理信息系统是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术。高性能地理计算指通常使用很多处理器（作为单个机器的一部分）或者某一集群中组织的几台计算机（作为单个计算资源操作）的计算系统和环境。矢量结构和栅格结构是地理信息系统中两种主要的数据结构形式。地理信息系统采用的矢量数据结构模型，是将空间地质实体抽象成点、线、面三种几何要素，矢量数据结构通过优化拓扑结构表达空间实体的相关关系，为空间数据库建立基本框架。栅格数据结构是最简单最直观的空间数据结构，又称为网格数据结构，是将平面划分为m×n个正方形小方格，每个小方格用(x, y)坐标标识，即自然地理实体的位置和形状用它们所占据的栅格行列号来定义。

并行计算技术是现代科学研究、工程技术开发和大规模数据处理的关键支撑技术，并行计算技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技发展水平的重要指标。因此，无论是国际上还是国内，并行计算技术一直都是研究的热点和重点。并行计算技术以及并行计算在空间信息科学领域中的应用又来已久，尤其是在遥感和航测栅格影像数据的并行处理方面，国内外已有大量的研究成果和应用系统。在空间信息科学领域中并行计算技术和方法的研究主要包括图像数据的并行处理、矢量数据的并行存取与处理、高性能和高可用GIS研究以及大规模地理空间数据的并行处理等。

对于矢量数据的拼接，国内已经有较多研究。1994年，汪西莉在期刊《西安电子科技大学学报》第21卷第4期发表“矢量化地图中线的自动拼接”一文，通过分析线的各种情况，提出了一种全新的方法用以解决线的自动拼接问题；2004年，程治国等在期刊《计算机应用研究》第12期发表“一种数字地图自动生成系统及其拼接技术”一文，介绍了以后总数字地图自动生成系统的功能原理及实现形式，同时详细研究了大幅数字地图自动拼接问题；2010年，张赢等在期刊《计算机工程与设计》第31卷第16期发表“数字地图图幅接边的虚拼接算法”一文，提出了基于矢量ID映射的“虚拼接”算法来进行拼接。

然而这些研究都是针对图幅中的线矢量的拼接，而在实际应用中面矢量割裂的问题也广泛存在，目前还没有成熟的方法解决这一问题。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种多边形矢量数据文件的并行拼接方法，能够有效地解决基于行划分的栅格矢量化并行算法的结果出现多边形被切分的问题，并且大大提高了矢量文件的拼接效率。    

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种多边形矢量数据文件的并行拼接方法，包括以下步骤：

第一步、系统初始化，生成管理进程和多个拼接进程，所述管理进程读取多边形矢量文件，并将多边形矢量文件分成两类，一类为需要拼接的矢量文件，另一类为不需要拼接的矢量文件；

第二步、所述管理进程对需要拼接的矢量文件进行排序，形成矢量文件拼接序列，将相邻且成对的需要拼接的矢量文件的文件名分配给各拼接进程，同时将所述成对的需要拼接的矢量文件名从管理进程的矢量文件拼接序列中删除；

第三步、所述拼接进程接收从管理进程传递的成对的需要拼接的矢量文件名并从硬盘读取矢量文件，依次遍历需要拼接的矢量文件中的多边形，找到需要拼接的多边形；

第四步、所述拼接进程对第三步找到的需要拼接的多边形进行拼接，从而完成所述成对矢量文件的拼接，并将拼接后的矢量文件存入硬盘，拼接后的矢量文件名传递回管理进程，如果拼接后的矢量文件仍需要进行拼接，则由管理进程将相应的矢量文件名按顺序插入到矢量文件拼接序列中；

第五步、转至第二步，直到管理进程的矢量文件拼接序列为空，即完成对所有矢量文件的拼接，管理进程最终得到所有不需要拼接的矢量文件。

本发明的创新点在于：本发明的多边形矢量数据文件的并行拼接算法是通过管理进程进行合理地调度，将有跨界问题的矢量数据文件的多边形按照属性值相同和有交界的原则进行分类，结合多边形位置关系的多种情形进行合并，最终形成完整的矢量文件。

本发明中采用主从式方式进行消息传递，将多个待拼接的临时矢量文件合理分配给各拼接进程，每个拼接进程负责相邻上下两块矢量文件的拼接，最终形成完整的矢量文件。

本发明提供了一种将多边形矢量文件分成需要拼接的矢量文件和不需要拼接的矢量文件的方法，具体如下：如果该矢量文件跨界则为需要拼接的矢量文件，否则为不需要拼接的矢量文件。