專利名稱：用于三維數據球信息關聯的剖分中間件和信息關聯方法
技術領域：
本發明涉及地球空間信息共享、三維可視化和系統集成等技術領域，具體涉及用于三維數據球信息關聯的剖分中間件和信息關聯方法。
背景技術：
當前，隨著空間三維可視化技術的快速發展，數據球技術日漸成為空間數據表達、展示和應用的主流發展模式。數據球是一種將空間數據按照地理位置顯示在虛擬球體上的技術。數據球上的數據是通過空間數據產品組織得到。空間數據產品可以為柵格數據或非柵格數據，柵格數據例如影像、DEM (數字高程模型)數據等，非柵格數據例如矢量數據、文本數據、視頻數據、屬性數據等。各行業應用部門已陸續發展了幾十甚至上百個不同規格的數據球產品。現有數據球技術主要包括空間數據產品存儲、數據關聯檢索和數據上球表達三大部分。空間數據產品存儲時，首先對空間數據進行物理切割，并按照切割后的數據塊進行逐一存儲；當需要多分辨率時，還需要每個分辨率的采樣并重復存儲一次，因此增加了存儲空間。在數據關聯檢索時，在需要某個空間區域的所有類型數據時，由于不同類型數據是由各行業應用部門開發的，因此空間數據產品的組織規格不同，需要先獲取所有需要的數據，然后在顯示之前根據數據規格裁切為當前數據球顯示所需的規格。可見，眾多規格的數據球給跨部門、跨行業的遙感數據綜合應用帶來了三個瓶頸問題:其一，數據球展示數據與后臺數據產品無關，直接進行區域關聯檢索相對復雜；其二，數據球規格與空間數據產品組織規格不一致，空間數據產品難以直接上球表達；其三，不同數據球規格各異，數據球之間的數據交換共享困難。不同類型、不同遙感平臺的對地觀測數據組織規格各不相同，多源數據的關聯應用，必須先進行格式統一和數據規格轉換等二次處理，才能進行綜合業務服務。而導致這些問題的主要原因是傳統地理信息系統中數據層與應用層的兩層關聯模式，它們使得數據與操作分離，而中間件技術恰恰是一種位于數據層和應用層之間的通用服務。由此可見，探索一個用于三維數據球信息關聯應用的中間件技術，可為解決上述問題提供方法途徑，成為本項發明的應用背景與出發點。

發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種用于三維數據球信息關聯的剖分中間件和一種三維數據球信息關聯方法，能夠通過建立多源產品數據與其所對應地球表面剖分面片之間的映射關系，實現“空間串列式”結構的數據編目、存儲與檢索，從而提高三維數據球信息的多源整合和綜合管理能力。為解決上述技術問題，本發明具體方法如下:一種用于三維數據球信息關聯應用的剖分中間件，其包括服務器端和客戶端；所述服務器端，用于根據待存儲的空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，根據設定的命名規則為空間數據產品建立全球唯一的區位標識編碼，占據相同面片集合的區位標識編碼相同，占據不同面片集合的區位標識編碼不同；并將區位標識編碼添加到數據產品編目表中增設的區位標識編碼字段中；當接收到來自客戶端的發送數據請求時，根據該發送數據請求中的區位標識編碼，檢索區位標識編碼匹配的所有類型的空間數據產品，并返回檢索數據給客戶端；其中，所述面片為:采用統一網格尺寸對地球進行網格劃分所得到的網格；所述客戶端，在三維數據球提出數據請求時，根據請求數據的空間范圍采用所述命名規則產生區位標識編碼，并攜帶在發送數據請求中發送給服務器端；當接收到服務器端返回的檢索數據時，根據檢索數據的空間范圍邏輯拼接成三維數據球顯示所需的數據瓦片，完成空間數據產品的上球顯示。較佳地，所述服務器端內建有邏輯索引文件、剖分索引表和數據產品編目表；所述服務器端在存儲空間數據產品時，如果空間數據產品是柵格數據，則先確定包圍所述柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；所述編碼是面片的唯一編碼，且隱含面片的地理位置信息；將柵格數據對應的編碼集存儲到邏輯索引文件中，將柵格數據整體存儲到服務器；然后再根據設定的命名規則為柵格數據建立區位標識編碼，并添加到數據產品編目表的區位標識字段中，并且當前填寫的數據產品編目表項，存入剖分索引表；如果空間數據產品是非柵格數據，則先確定包圍所述非柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；將非柵格數據及其對應的編碼集存儲到數據產品編目表中；然后再根據設定的命名規則為柵格數據建立區位標識編碼，并添加到數據產品編目表的區位標識字段中，并且當前填寫的數據產品編目表項，存入剖分索引表；所述服務器端在檢索空間數據產品時，根據區位標識編碼，檢索剖分索引表，找到區位標識編碼匹配的所有表項；判斷查找到的表項中數據類型是否為柵格數據，如果是，則檢索該柵格數據對應的邏輯剖分文件，獲得編碼集，并將編碼集及其對應的柵格數據，作為檢索數據返回給客戶端；如果為非柵格數據，則查詢剖分索引表獲得非柵格數據和編碼集作為檢索數據返回給客戶端。本發明還提供了一種三維數據球信息的區位關聯方法，該方法包括如下步驟:步驟1、服務器端根據所需存儲的空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，根據設定的命名規則為空間數據產品建立全球唯一的區位標識編碼，占據相同面片集合的區位標識編碼相同，占據不同面片集合的區位標識編碼不同；并將區位標識編碼添加到數據產品編目表中增設的區位標識編碼字段中；其中，所述面片為:采用統一網格尺寸對地球進行網格劃分所得到的網格；步驟2、三維數據球提出數據請求時，客戶端與服務器端之間進行信息交互，由客戶端或服務器端根據請求數據所在空間范圍采用所述命名規則產生區位標識編碼，服務器端檢索所述區位標識編碼匹配的所有類型的空間數據產品，并返回檢索數據給客戶端；步驟3、客戶端根據所述檢索數據的空間范圍邏輯拼接成三維數據球顯示所需的影像瓦片，完成空間數據產品的上球顯示。其中，所述步驟I包括:第I步:如果空間數據產品為柵格數據，則采用設定尺度面片對柵格數據進行邏輯劃分，確定包圍所述柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；所述編碼是面片的唯一編碼，且隱含面片的地理位置信息；將柵格數據對應的編碼集存儲到邏輯索引文件中，并且將柵格數據整體存儲；如果空間數據產品為非柵格數據，則確定包圍所述非柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；將非柵格數據及其對應的編碼集存儲到數據產品編目表中；第2步:根據空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，采用設定的命名規則為空間數據產品建立區位標識編碼；第3步:在現有的數據產品編目表中增加區位標識編碼字段，將第2步產生的區位標識編碼添加到數據產品編目表中當前處理的空間數據產品對應的區位標識字段中，并且當前填寫的數據產品編目表項，存入剖分索引表。優選地，所述步驟3中，服務器端檢索區位標識編碼匹配的所有類型的空間數據產品，并返回檢索數據給客戶端的步驟具體為:服務器端根據所述區位標識編碼，檢索剖分索引表，找到區位標識編碼匹配的所有表項；判斷查找到的表項中數據類型是否為柵格數據，如果是，則檢索該柵格數據對應的邏輯剖分文件，獲得編碼集，并將編碼集及其對應的柵格數據，作為檢索數據返回給客戶端；如果為非柵格數據，則從剖分索引表獲得非柵格數據和編碼集作為檢索數據返回給客戶端。優選地，所述面片的劃分采用GeoSOT網格劃分方式，采用一個選定的層級中的網格作為所述片面；所述面片的唯一編碼采用GeoSOT的剖分編碼方式。有益效果:(I)本發明將不同類型數據按照面片進行空間位置確定，并根據數據所占最小面片集賦予區位標識編碼，從而實現了統一規格的組織，當需要一個區域的數據時，根據區位標識編碼能夠檢索出該區域內的所有類型數據，直接簡單拼接后即可上球，不需要上球之前進行規格轉換。可見，本發明在不改變現有數據球服務能力和瓦片加載機制的前提下，通過建立多源產品數據與其所對應地球表面剖分面片之間的映射關系，實現“空間串列式”結構的數據編目、存儲與檢索，從而提高三維數據球信息的多源整合和綜合管理能力。(2)本發明將多源數據的組織規格進行邏輯統一，進而建立起數據產品與數據球、數據球與數據球之間的橋梁，為多源數據空間關聯、數據產品直接上球、多種信息的關聯應用，以及不同數據球信息的共享提供技術支撐。(3)本發明不對柵格數據進行物理剖分，而是進行邏輯剖分，即對應到面片中，因此在存儲柵格數據時，可以整體存儲，在需要多分辨率時，只要在向客戶端返回數據時，從整體存儲的數據中重采樣，即可得到所需分辨率的數據。


圖1為本發明中“服務端建立剖分索引庫”、“多源數據關聯檢索”和“客戶端瓦片加載”三者之間的邏輯關系示意圖。圖2為數據球剖分中間件接入模式示意圖。圖3為空間數據產品基于GeoSOT體系建立剖分索引表的原理圖。
圖4為空間數據產品建立映射關系的流程圖。圖5為最小面片集合的示意圖。圖6為服務器端建立關聯檢索的流程圖。圖7為基于面片的多源數據關聯檢索原理示意圖。圖8為數據產品直接上球原理示意圖。
具體實施例方式本發明提供了一種用于三維數據球的數據球展示數據與后臺數據關聯方法，其基本思想是:在三維數據球的應用層與操作系統之間建立中間件，稱為剖分中間件，其由客戶端和服務器端兩部分組成，服務器端存儲空間數據產品時建立多源產品數據與其所對應地球表面剖分面片之間的映射關系，數據上球時，客戶端向服務器端發出請求，服務器端根據上球數據的空間范圍，查找映射關系找到所有符合空間范圍要求的數據上球。下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。如圖1、2所示，本發明的數據關聯方法主要包括三個步驟:服務器端建立索引表、多源數據關聯檢索和客戶端瓦片加載。步驟一、服務器端建立剖分索引表。首先，預先采用統一網格尺寸對地球進行網格劃分，所得到的網格稱為面片。則本步驟中，服務器端根據所需存儲的空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，根據設定的命名規則為空間數據產品建立全球唯一的區位標識編碼，占據相同面片集合的區位標識編碼相同，占據不同面片集合的區位標識編碼不同；并將區位標識編碼添加到數據產品編目表中增設的區位標識編碼字段中。圖4為本步驟I的流程圖，參見圖4，該步驟I的具體實現過程為:第I步:如果空間數據產品為柵格數據，則采用設定尺度的面片對柵格數據進行邏輯劃分，確定包圍柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；所述編碼是區分面片的唯一編碼，且隱含面片的地理位置信息；將柵格數據對應的編碼集存儲到邏輯索引文件中，并且將柵格數據整體存儲到服務器。其中，由于已經預先將地球劃分為面片，并且為每個面片確定了唯一編碼，該編碼要求具有唯一性、且包含面片的空間范圍信息，因此本步驟是將柵格數據按照其空間位置匹配到預先劃分的地球面片中，可以看作是對柵格數據進行邏輯劃分，以確定包圍柵格數據的最小面片集合(如圖5所示)，并且將最小面片集合中所有面片的編碼存儲到邏輯索引文件中。例如，假設當前處理的是1:5萬標準圖幅(柵格數據)，則在邏輯索引文件中存儲該圖幅對應的編碼集。上述面片的劃分和編碼使用可以采用專利申請《一種統一現有經緯度剖分網格的方法》(公開號為CN102609525，申請日為2012/02/10)中所公開的GeoSOT網格劃分方式和GeoSOT的剖分編碼方式。該方案將地球表面空間從全球剖分至厘米級，共計32層，并且給出了四種編碼方式。下面以采用GeoSOT剖分編碼為例，對柵格數據的具體操作過程為:I)根據GeoSOT網格劃分方式，采用一個選定的層級，確定包圍所述柵格數據的最小面片集合。2)根據GeoSOT的剖分編碼方式，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；這里采用GeoSOT的剖分編碼中的二進制一維編碼。3)在邏輯索引文件中，存儲柵格數據對應的編碼集。如圖3所示，由于使用了GeoSOT剖分編碼技術，該實施例中的邏輯索引文件中存儲了某空間數據產品的最小面片集合對應的GeoSOT區位標識編碼，以及該區域的存儲路徑和在地球大環境中的行、列號。在實際中，也可以不采用GeoSOT剖分編碼技術，只要求采用統一大小的網格對地球進行網格劃分形成面片，并且并進行唯一編碼即可。唯一編碼中隱含地理信息例如經緯度還可以方便后續使用。本步驟中，如果待存儲的空間數據產品為非柵格數據，如矢量、文本、視頻等其他類型信息，根據已知的非柵格數據的空間范圍，將其對應到面片中，確定包圍所述非柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合確定編碼集；將非柵格數據及其編碼集存儲到數據產品編目表中；第2步:根據空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，采用設定的命名規則為空間數據產品建立能夠區分不同覆蓋空間范圍的唯一的標識，稱為區位標識編碼。在生成區位標識編碼時，保證覆蓋相同空間區域的區位標識編碼相同且唯一，覆蓋不同空間區域的區位標識編碼不同。通過設計，還可以實現區位標識編碼與空間范圍的相互解算，這樣更有利于空間數據產品之間的位置關系解算。第3步:在現有的數據產品編目表中增加區位標識編碼字段，將第2步產生的區位標識編碼添加到數據產品編目表中當前處理的空間數據產品對應的區位標識字段中，并且當前填寫的數據產品編目表項，存入新建的剖分索引表。在現有技術中，數據產品編目表中記載了當前處理的空間數據產品的信息，包括ID、采集時間、衛星軌道、空間范圍、數據類型(影像、DEM、矢量、文本等)、空間數據產品的存儲位置等信息。不同空間數據產品分條存儲。本發明在此基礎上增加了區位標識字段(CellCode)0本發明還另外設計了剖分索引表，其內容與改造后的數據產品編目表的內容相同。這樣后續應用時可以只查找剖分索引表，不再使用數據產品編目表。步驟二:多源數據關聯檢索。圖6為本步驟二的具體過程:步驟21、三維數據球在需求某個空間區域的數據時，將所需檢索的區域通知給客戶端，客戶端根據檢索區域采用區位標識編碼的產生規則產生區位標識編碼，并攜帶在發送數據請求中發送給服務器端；或者將檢索區域發給服務器端，由服務器端產生區位標識編碼；步驟22、服務器端根據區位標識編碼檢索剖分索引表，找到匹配表項；判斷查找到的表項中數據類型是否為柵格數據，如果是，則檢索該柵格數據對應的邏輯剖分文件(這里的對應關系可以從剖分索引表中獲得，其中存儲了空間數據產品所需區域的名稱/ID、區位標識編碼、空間數據產品存儲地址等信息)，獲得編碼集，并根據空間數據產品存儲地址獲取編碼集對應的柵格數據；如果為非柵格數據，則直接查詢剖分索引表即可獲得該非柵格數據及其編碼集。步驟23、服務器端將獲取的數據返回給客戶端。具體舉個例子，如圖7所示，當客戶端返回檢索區域后，首先計算出區位標識編碼G213012 ;然后，查詢剖分索引表，將區位標識編碼為G213012的所有類型的數據全部檢索出來；若被檢索數據是柵格數據，再進一步根據剖分索引表中記錄的存儲路徑、文件名等查詢該數據對應的邏輯索引表。步驟三:客戶端瓦片加載。根據服務器端返回的檢索結果，客戶端根據區位標識編碼對應的空間范圍邏輯拼接成三維數據球顯示所需的影像瓦片，可在現有顯示瓦片加載機制不變的情況下，完成空間數據產品的直接上球顯示。圖8是空間數據產品直接上球表達的原理示意圖。對于服務器端返回的編碼集，采用GeoSOT面片聚合并簡單拼接為數據球的規格瓦片，可以直接與數據球骨架相吻合。在不改變現有數據球瓦片加載機制的情況下，數據無需物理切分為瓦片、拼接等預處理，即可直接貼圖上球表達與顯示。作為本發明應用之一，可以按圖2所示的方式將剖分中間件接入現有的數據球系統:在現有空間數據組織體系的基礎上，將服務端組件接入空間數據產品組織集群，負責剖分索引表的自動生成和關聯檢索機制的建立；將客戶端組件接入到各行業、部門應用的三維數據球，負責數據球瓦片的加載。以插件形式接入剖分中間件，邏輯統一數據球后端的數據服務規格，建立全球統一的數據組織規格，實現數據球信息關聯應用功能；具體接入對象包括遙感衛星地面應用系統的預處理與專業處理分系統、業務共享分系統、行業部門綜合應用分系統和終端應用分系統等綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于三維數據球信息關聯應用的剖分中間件，其特征在于，其包括服務器端和客戶端； 所述服務器端，用于根據待存儲的空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，根據設定的命名規則為空間數據產品建立全球唯一的區位標識編碼，占據相同面片集合的區位標識編碼相同，占據不同面片集合的區位標識編碼不同；并將區位標識編碼添加到數據產品編目表中增設的區位標識編碼字段中；當接收到來自客戶端的發送數據請求時，根據該發送數據請求中的區位標識編碼，檢索區位標識編碼匹配的所有類型的空間數據產品，并返回檢索數據給客戶端； 其中，所述面片為:采用統一網格尺寸對地球進行網格劃分所得到的網格； 所述客戶端，在三維數據球提出數據請求時，根據請求數據的空間范圍采用所述命名規則產生區位標識編碼，并攜帶在發送數據請求中發送給服務器端；當接收到服務器端返回的檢索數據時，根據檢索數據的空間范圍邏輯拼接成三維數據球顯示所需的數據瓦片，完成空間數據產品的上球顯示。
2.如權利要求1所述的剖分中間件，其特征在于，所述服務器端內建有邏輯索引文件、剖分索引表和數據產品編目表； 所述服務器端在存儲空間數據產品時，如果空間數據產品是柵格數據，則先確定包圍所述柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；所述編碼是面片的唯一編碼，且隱含面片的地理位置信息；將柵格數據對應的編碼集存儲到邏輯索引文件中，將柵格數據整體存儲；然后再根據設定的命名規則為柵格數據建立區位標識編碼，并添加到數據產品編目表的區位標識字段中，并且當前填寫的數據產品編目表項，存入剖分索引表； 如果空間數據產品是非柵格數據，則先確定包圍所述非柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；將非柵格數據及其對應的編碼集存儲到數據產品編目表中；然后再根據設定的命名規則為柵格數據建立區位標識編碼，并添加到數據產品編目表的區位標識字段中，并且當前填寫的數據產品編目表項，存入剖分索引表；` 所述服務器端在檢索空間數據產品時，根據區位標識編碼，檢索剖分索引表，找到區位標識編碼匹配的所有表項；判斷查找到的表項中數據類型是否為柵格數據，如果是，則檢索該柵格數據對應的邏輯剖分文件，獲得編碼集，并將編碼集及其對應的柵格數據，作為檢索數據返回給客戶端；如果為非柵格數據，則查詢剖分索引表獲得非柵格數據和編碼集作為檢索數據返回給客戶端。
3.—種三維數據球信息的區位關聯方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟1、服務器端根據所需存儲的空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，根據設定的命名規則為空間數據產品建立全球唯一的區位標識編碼，占據相同面片集合的區位標識編碼相同，占據不同面片集合的區位標識編碼不同；并將區位標識編碼添加到數據產品編目表中增設的區位標識編碼字段中；其中，所述面片為:采用統一網格尺寸對地球進行網格劃分所得到的網格； 步驟2、三維數據球提出數據請求時，客戶端與服務器端之間進行信息交互，由客戶端或服務器端根據請求數據所在空間范圍采用所述命名規則產生區位標識編碼，服務器端檢索所述區位標識編碼匹配的所有類型的空間數據產品，并返回檢索數據給客戶端；步驟3、客戶端根據所述檢索數據的空間范圍邏輯拼接成三維數據球顯示所需的影像瓦片，完成空間數據產品的上球顯示。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟I包括: 第I步:如果空間數據產品為柵格數據，則采用設定尺度面片對柵格數據進行邏輯劃分，確定包圍所述柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；所述編碼是面片的唯一編碼，且隱含面片的地理位置信息；將柵格數據對應的編碼集存儲到邏輯索引文件中，并且將柵格數據整體存儲； 如果空間數據產品為非柵格數據，則確定包圍所述非柵格數據的最小面片集合，對最小面片集合中的每個面片確定編碼；將非柵格數據及其對應的編碼集存儲到數據產品編目表中； 第2步:根據空間數據產品所占最小面片集合的空間范圍，采用設定的命名規則為空間數據產品建立區位標識編碼； 第3步:在現有的數據產品編目表中增加區位標識編碼字段，將第2步產生的區位標識編碼添加到數據產品編目表中當前處理的空間數據產品對應的區位標識字段中，并且當前填寫的數據產品編目表項，存入剖分索引表。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，服務器端檢索區位標識編碼匹配的所有類型的空間數據產品，并返回檢索數據給客戶端的步驟具體為: 服務器端根據所述區位標識編碼，檢索剖分索引表，找到區位標識編碼匹配的所有表項；判斷查找到的表項中數據類型是否為柵格數據，如果是，則檢索該柵格數據對應的邏輯剖分文件，獲得編碼集，并將編碼集及其對應的柵格數據，作為檢索數據返回給客戶端；如果為非柵格數據，則從剖分索引表獲得非柵格數據和編碼集作為檢索數據返回給客戶端。
6.如權利要求 4所述的方法，其特征在于，所述面片的劃分采用GeoSOT網格劃分方式，采用一個選定的層級中的網格作為所述片面；所述面片的唯一編碼采用GeoSOT的剖分編碼方式。
全文摘要
本發明公開了一種用于三維數據球信息關聯應用的剖分中間件，服務器端確定待存儲空間數據產品所占最小面片集合，產生全球唯一的區位標識編碼并添加到數據產品編目表中；在三維數據球提出數據請求時，客戶端產生區位標識編碼發送給服務器端，服務器端檢索區位標識編碼匹配的所有類型的空間數據產品，并返回檢索數據給客戶端；客戶端根據檢索數據的空間范圍邏輯拼接成三維數據球顯示所需的影像瓦片，完成空間數據產品的上球顯示。本發明還提供了一種三維數據球信息的關聯方法。使用本發明能夠通過建立多源產品數據與其所對應地球表面剖分面片之間的映射關系，從而提高三維數據球信息的多源整合和綜合管理能力。
文檔編號G06F17/30GK103106284SQ201310064988
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者程承旗, 鄭承迅, 陳東 申請人:北京大學