[发明专利]一种基于内存数据库Redis的土地利用矢量数据存储方法

说明书

技术领域

本发明涉及GIS(地理信息系统)的矢量数据存储技术领域，尤其涉及一种基于内存数据库Redis的土地利用矢量数据存储方法。

背景技术

自2009年10月31日完成第二次全国土地调查后，全国各地每年进行土地变更调查，并将当年数据与上年数据进行比较，生成增量更新数据并对上年数据进行变更，以保持调查成果的现势性。国土部要求第二次全国土地调查成果实行管理信息化、网络化，建立和完善土地调查制度、统计制度和登记制度，实现土地资源信息的社会化服务，满足经济和社会的发展需求。目前土地利用现状数据大多采用对象-关系数据库这一类型磁盘数据库(Disk Resident Database,DRDB)同时管理图形数据和属性数据。然而土地利用现状数据复杂度高、数据量大、变化速度快，Oracle、SQL Server等磁盘数据库对数据的查询与管理需要频繁地访问磁盘，大量的I/O操作所消耗的时间成为制约空间数据实时查询与管理效率的一个重要因素。

随着传统的磁盘数据库管理土地利用现状数据时凸显出其在实时性和高效性等方面较为薄弱的能力，寻求实时性较高的数据库产品管理土地利用现状数据变得十分有意义。硬件技术的发展，内存容量不断增加，64位处理器等有利条件的出现使得计算机内存容量迅速增长。同时内存价格的下跌也为大容量内存的普及奠定了基础。大容量内存的出现使整个数据库全部或者大部分数据常驻内存成为可能，这种数据库被称之为内存数据库(Main Memory Database,MMDB)。内存数据库系统中命令的执行并不会产生I/O操作，执行中的命令所需的数据集存储于内存中，而硬盘中的数据只是内存中数据的一个备份。因此利用没有I/O开销的内存数据库管理土地利用矢量数据将提高管理和查询数据的效率。

目前，Redis提供用户字符串(string)、散列(hash)、列表(list)、集合(set)和有序集合(sorted set or zset)等多种键值数据类型来满足不同的存储要求。(1)字符串类型，是Redis最基本的数据类型，也是其他四种数据类型的基础。(2)散列类型存储字符串类型的字段(field)和值的映射表，因此能够存储键的多个属性数据。(3)列表类型每个子元素都是字符串类型的双向链表。(4)集合类型是不重复的字符串类型数据的无序集合。(5)有序集合类型是在集合类型的基础上，对每一个元素都关联一个分数，根据分数对元素进行排序。

发明内容

本发明的目的是克服磁盘数据库管理空间数据效率不高和内存数据库未提供空间数据管理模块等不足，针对土地利用矢量数据这一类空间数据提供一种基于内存数据库Redis的土地利用矢量数据存储方法。

基于内存数据库Redis的土地利用矢量数据存储方法包括如下步骤：

1)基于内存数据库Redis设计土地利用矢量数据的数据库结构,采用空间数据库、空间数据集、图层和要素四级组织，其中空间数据库、空间数据集和图层三级分别存储相关元数据；

2)设计土地利用矢量数据存储方法，点、线、面三种不同类型的矢量数据采用统一的存储结构，采用hash类型数据结构存储矢量要素，其中key为矢量要素对应的唯一标示，通过该描述可访问该矢量要素，field为字段名，包括集合类型、几何特征、属性特征1、属性特征2……等字段，value为字段值，存储字段对应值；

3)点要素空间特征数据采取统一的存储格式，直接采用坐标值描述；

4)线要素空间特征数据采取统一的存储格式，线要素的空间特征用点数和有序的坐标串描述，具体采用“点数即坐标串”形式存储；

5)面要素的空间特征数据根据边界是否可由线要素组成分为直接坐标描述和间接坐标描述两类。直接坐标描述类似点要素和线要素的描述方式，直接用坐标值表示，间接坐标描述是指利用构成面要素边界的线要素唯一标示，即其唯一的key值描述。

所述的步骤1)为：空间数据库由空间数据集组成。空间数据集按县级行政区划存储划分，由图层组成，土地利用矢量要素根据专题特征不同存储于图层中，空间数据库元数据包括空间数据库信息、空间数据集列表和图层字段结构，空间数据集元数据包括空间数据集信息、最小外包矩形最小坐标、图层列表和空间参考，图层元数据包括图层名称和图层信息。其中空间数据库信息、图层字段结构、空间数据集信息、最小外包矩形最小坐标、空间参考和图层信息采用hash类型数据结构进行存储，空间数据集名称和图层名称采用列表类型数据结构进行存储。