[发明专利]一种基于多层缓存的矢量瓦片实时切片和更新方法

说明书

本发明公开了一种基于多层缓存的矢量瓦片实时切片和更新方法，包括步骤：根据输入的地图范围在空间数据库中进行检索，判断其中是否涉及数据更新，并将更新数据的完整几何形状返回最小外包矩形，生成相应矢量瓦片；根据生成矢量瓦片的请求范围建立检索标识，并通过检索标识检索内存数据库，若存在则返回检索结果，若不存在则检索非关系数据库；若在非关系数据库中存在则将其载入缓存并返回检索结果；当皆不存在时，调用矢量瓦片切片工具实时生成矢量瓦片，将生成的矢量瓦片存入内存数据库或非关系数据库中，并建立文件索引，同时返回矢量瓦片。有效提高了矢量瓦片数据的发布效率，满足了使用者关于海量数据即时生成与更新的需求。

技术领域

本发明涉及到数字地图技术领域，具体涉及一种基于多层缓存的矢量瓦片实时切片和更新方法。

背景技术

随着空间实测数据的几何级数增长，在网络带宽受限的情况下，采用瓦片化技术实现空间数据在线发布是目前主流WebGIS平台的普遍做法。这种方式是通过预先将影像切片和矢量切片方式，将遥感影像和地图矢量数据预先切成固定大小的瓦片，当数据加载的时候，通过计算当前浏览器可视域范围，只显示可视域范围内的瓦片，从而极大地减少数据加载量，提高空间数据的显示效率。然而，在现有技术中，空间数据瓦片化效率受到数据量的影响极大，当数据量达到TB级之后，处理时间可以长达几天甚至几个月，使得大数据量空间信息发布成为了地理信息服务平台应用的瓶颈，难以满足应急响应、军事侦查、地图快速成图等具有强时效性要求的工作需求。如何提高矢量数据的发布效率，是现有高性能地理信息系统领域研究的一个热点和难点。

提高大数据量矢量发布效率关键在于提高切片以及切片后检索的效率。对于PB级矢量大数据，通常地图瓦片解决方案采用以下步骤和方式：首先，对地图数据依照发布的比例尺、分辨率、范围、瓦片大小等进行切片方案的配置；其次，依照切片配置在服务端内存中对地图数据按照切片方案进行渲染，然后对瓦片进行切割，并将瓦片保存到本地；最后，通过Web服务的配置将本地的瓦片通过服务发布出去给客户端访问。可以看出，按照常规方案地图瓦片发布的周期长，服务器请求时对瓦片文件数据库访问频繁，既无法满足地图数据的实时性，又无法满足其高效、多并发的响应需求。深入分析可以发现影响效率的因素，主要在于瓦片切片时长和瓦片的存取效率。

现阶段应用最广的瓦片切片工具，包括ArcGIS Server软件、Mapnik工具包以及GeoServer提供的切片工具等。ArcGIS Server支持在单机上多线程并行切片，但是对于分布式切分支持较差，难以跨节点有效利用集群资源。Mapnik支持在多线程环境下运行，支持多种操作系统，通过一定的调度算法，可以实现其在多个节点上并行切片，但是这种方法配置复杂，对专业背景要求很高，一般技术人员很难上手。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于多层缓存的矢量瓦片实时切片和更新方法，在矢量瓦片的存储与提取上，采用基于内存数据和非关系型数据的多层缓存机制，以解决大数据量的矢量瓦片更新效率低，操作复杂，无法即时发布的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于多层缓存的矢量瓦片实时切片和更新方法，其关键在于包括以下步骤：

S1、根据输入的地图范围在空间数据库中进行检索，判断其中是否涉及数据更新，并将更新数据的完整几何形状返回最小外包矩形，生成相应矢量瓦片；

S2、根据生成矢量瓦片的请求范围建立检索标识，并通过检索标识检索内存数据库，若存在该检索标识对应的矢量瓦片数据则返回检索结果，若不存在则检索非关系数据库；若在非关系数据库中存在则将其载入缓存并返回检索结果，否则进入步骤S3；

S3、当内存数据库与非关系数据库皆不存在检索标识对应的矢量瓦片数据时，调用矢量瓦片切片工具实时生成矢量瓦片，将生成的矢量瓦片存入内存数据库或非关系数据库中，并建立文件索引，同时返回矢量瓦片。

进一步的，步骤S1中所述生成矢量瓦片的具体步骤如下：