[发明专利]一种大规模空间矢量数据层次划分存储组织方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间矢量数据存储组织方法，尤其涉及一种面向服务器地理信息系统的基于层次划分框架的大规模空间矢量数据存储组织方法。

背景技术

由于基于桌面个人电脑的传统地理信息系统平台越来越难以存储和处理数据量日益庞大、结构日益复杂的各类地理空间数据，越来越多的地理空间信息管理与处理应用开始采用服务器体系架构来构建。服务器体系架构带来了数据规模扩大、数据集成度提高、功能协同方便等诸多优势，尤其是基于Web的服务器体系架构，更是大大增强了数据共享程度、减轻了客户端负担、扩展了应用范围。与传统桌面架构相比，服务器体系架构实现了大规模空间数据集的处理与管理，推动了大规模地理信息应用的发展。但是，服务器体系架构的采用，就必须要考虑多用户并发操作所带来的影响。当多个用户并发地对不同图层地理数据进行操作时，服务器对用户交互区数据操作的响应性能成为影响系统使用效果的关键。因此，提高服务器对并发数据读取访问的效率具有重要意义，其中的关键要素之一是参与服务器交互操作的大规模空间矢量数据的存储组织方法。

在当前的服务器体系架构下，实现空间矢量数据存储组织的方法主要有两种：

第一种方法是基于单一空间数据文件的存储组织方法。大规模空间矢量数据被组织为一个单一大文件，存储于操作系统的文件系统中。在进行交互制图时，交互区的矢量数据将按照特定的空间数据访问方法从该文件中读取出来，参与制图处理。为了提高数据读取效率，往往会给该文件附加一个空间索引文件，以便按照某种索引数据结构来加速数据读取过程。但空间查询操作是时间复杂度和空间复杂度都很高的操作，每次交互制图调用不同区域范围的空间查询算法将给整个制图过程带来不小的延迟。此外，单一空间数据文件的存储组织方法无法应对多用户并发访问的情况，性能将急剧下降。

第二种方法是基于空间数据库管理系统的存储组织方法。大规模空间矢量数据被存储为空间数据库中的一个表结构。在进行交互制图时，交互区的矢量数据将按照空间数据库的数据访问方法从该表中读取出来，进行制图处理。类似的，为了提高空间查询效率，往往在该表中针对空间属性列生成空间索引，以加快访问速度。与第一种方法相比，基于空间数据库的方法能够有效应对多用户并发访问的情况，但是，在每次交互制图操作时仍然要进行复杂的空间查询操作，仍然会带来较大延迟。

发明内容

本发明的主要目的是：提供一种面向服务器地理信息系统的，以在线交互制图为典型应用的大规模空间矢量数据存储组织方法，减少交互区空间矢量数据的查询读取处理时间，降低服务器端空间矢量数据的访问代价，提高服务器地理信息系统的在线交互制图整体性能。

本发明的技术方案是，一种大规模空间矢量数据层次划分存储组织方法，对空间矢量数据D，进行以下步骤：

第一步：根据WGS1984Web Mercator全球地理空间投影坐标系，将全球地理空间投影到正方形面，并建立该正方形面的金字塔层次化划分框架瓦片集合G，G中的元素称为框架瓦片。G中共建立N层金字塔，最大层数N由应用需求确定，一般取决于该系统划分地理空间的分辨率，分辨率越高，N取值越大，反之越小。

第二步：求出空间矢量数据D的最小外包框MBR_D。

第三步：将MBR_D和G进行空间拓扑求交运算，得出D的层次划分瓦片集合S_D。

第四步：将S_D和D进行空间拓扑求交运算，得出D的层次化矢量要素瓦片集合T_D。

第五步：将集合T_D中每个矢量要素瓦片作为一个文件存储在服务器的可访问路径上。

第六步：建立T_D的四叉树空间索引结构。

按照上述步骤，将空间矢量数据D利用层次化矢量要素瓦片集合T_D重新进行存储组织，有利于面向交互浏览、制图操作的检索查询等处理。

本发明的有益效果是：利用金字塔层次化划分框架对大规模空间矢量数据进行层次化划分提取，形成瓦片化的区域矢量要素集，这使得在以在线交互制图为代表的服务器交互操作处理过程中不需要向空间数据库屡次发出代价较高的空间查询操作，而代之以代价较低的面向小规模数据量的瓦片化矢量要素文件的读操作，减少了此过程中较为耗时的访问时间，提高了服务器交互制图效率。此外，在本发明的整个实施过程都只是涉及到空间拓扑求交运算，不涉及空间数据库中的空间连接等复杂运算，因此本发明运算量较小，实施起来也非常方便。

附图说明