[发明专利]一种基于扁平化R树的非关系数据库矢量数据管理方法

权利要求书

1.一种非关系数据库中的矢量数据管理方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：

S1、在非关系数据库环境中，为矢量数据设计基于R树扁平化策略的辅助索引结构；

S2、建立包括矢量数据和索引结构在内的库表结构，库表结构中各数据表之间通过显式的关联记录与隐式的命名规则进行关联；

S3、将矢量数据编码入库存储，几何和属性信息分别以GeoJSON和JSON形式进行组织，同时构建扁平化R树索引；

S4、当收到查询请求时，根据查询条件确定索引元数据ID，进而获取R树根节点ID，从而基于R树索引表，并行执行矢量数据的检索，最终返回查询结果；

S5、对非关系数据库中的矢量数据进行维护，包括更新和删除；

所述的S1中，基于R树扁平化策略的辅助索引结构具体设计步骤如下：

1.1、将矢量对象抽象为最小外包矩形MBR，空间位置相邻的MBR将递归合并成更高一级的MBR，最终形成一个分层的，基于最小外包矩形的树形结构；

1.2、将R树索引结构展开成扁平化的索引节点集合，即将每一索引节点表达为JSON结构，并将该节点的唯一标识作为父索引项指向子索引节点的指针；

1.3、设置R树的扇出系数M，除根节点外，规定其余R树节点的子节点数量位于区间[2,M]之间；

所述的S2中，库表结构的设计如下：

2.1、以数据集形式管理多源异构的矢量数据，每一个矢量数据集组织逻辑相关、类型相同的矢量数据；

2.2、设计矢量数据表、R树索引表、矢量元数据表和索引元数据表，分别用来存储矢量数据集的矢量要素、索引结构，以及两者的元数据；

2.3、建立矢量数据表、R树索引表、矢量元数据表和索引元数据表这四类表之间的关联关系，每个矢量数据集对应一个矢量数据表、一个R树索引表，并分别在矢量元数据表和索引元数据表中进行元数据描述；

所述的S3具体包括：

3.1、以矢量数据集为单位，将其中的所有矢量要素编码，写入到矢量数据表中，几何和属性信息分别以GeoJSON和JSON形式进行组织；GeoJSON是基于JavaScript对象表示法的地理空间信息数据交换格式；

3.2、查询矢量元数据表中矢量要素所在空间域的几何元数据信息，获取对应的索引元数据ID；

3.3、从索引元数据表中获取R树索引表及其根节点ID，依据矢量要素最小外包矩形和索引项外包矩形的几何关系，导航到R树索引表的目的叶子节点，插入关于矢量要素的索引项，更新R树索引表；

3.4、完成矢量数据集的写入后，再更新矢量元数据表和索引元数据表。

2.根据权利要求1所述的矢量数据管理方法，其特征在于：所述的R树节点中，R树叶节点的记录格式为OID,MBR，中间节点的记录格式为OID,Pointer,MBR；其中OID为该节点的唯一标识符，Pointer指向其子节点的OID，MBR为最小外包矩形。

3.根据权利要求1所述的矢量数据管理方法，其特征在于：所述的3.3中，ID节点导航和R树索引表更新的具体方式包括如下步骤：

3.3.1、依据矢量要素最小外包矩形和索引项外包矩形的几何关系，使用ID节点导航寻找最佳插入节点，并判断该节点的子节点个数是否超出所设定的扇出系数，若超出扇出系数，执行步骤3.3.2，否则执行步骤3.3.3；

3.3.2、进行节点分裂操作，通过R树节点分裂算法将该节点均分为两个新的节点，再次导航寻找最佳插入节点；

3.3.3、将矢量要素的索引项插入节点，并更新该节点；

3.3.4、若根节点发生分裂，在索引元数据表中更新根节点的信息。

4.根据权利要求1所述的矢量数据管理方法，其特征在于：所述JSON的结构为{ID,L,C,D}；其中ID为索引节点的唯一标识符，即OID；L为该节点位于树的层数；C为该节点拥有子节点的数量；D为JSON嵌套结构，记录该节点拥有的子节点的唯一标识符和最小包围盒；

D的详细结构为D:{{P,M},…,{P,M}}，其中P为Pointer的缩写，指向其子节点的OID；M为子节点的最小外包矩形MBR的缩写，以GeoJSON形式组织。