CN112579712A - 一种多态地理实体数据模型的构建方法、设备及存储设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多态地理实体数据模型的构建方法，包括：所述地理实体数据采用图属分离形式进行存储，包括：地理实体索引、图形、属性和关系；所述地理实体索引，存储实体数据的基本信息；基本信息包括实体唯一标识码；图形，为实体数据的表现形态，包括矢量形态、影像形态和三维形态；属性，为地理实体数据的测绘业务信息；关系，为不同地理实体数据之间的空间逻辑关系；图形、属性、关系通过所述实体唯一标识码与地理实体索引相关联。本发明提供的有益效果是：使地理实体数据在进行检索更新时更加高效，可通过任意时态进行检索，使数据在地理实体科学分类的前提下提供灵活的组装能力，使地理实体作为应用场景的“零部件”使用起来更加便捷高效。

Description

一种多态地理实体数据模型的构建方法、设备及存储设备

技术领域

本发明涉及地理信息数据处理领域，尤其涉及一种多态地理实体数据模型的构建方法、设备及存储设备。

背景技术

地理实体是现实世界中占据一定空间位置，单独具有同一属性或完整功能的自然地理单元与人工设施。地理实体数据是对地理实体的抽象描述，在空间维度表达成面上，一个地理实体可以存在多种地理实体数据的表达方式，包括遥感影像、三维模型、二维矢量等，同时二维矢量由于其使用场景的不同，也存在多种抽象形式如点、线、面等；在时间维度上地理实体具备整个生命周期的描述，包括地理实体的产生、存续（变更）以及消亡时间。

现有地理实体数据模型多是将地理实体数据作为矢量数据的一种类型进行管理，其模型是采用将数据按传统GIS矢量模型的点、线、面类型分层管理，对于地理实体的三维表现形式通过对三维数据赋予地理实体唯一编码进行外接式的管理，无法有效灵活的实现地理实体数据的按需组装要求。

而传统的GIS数据是以图形对象为基础，将属性信息附加于图形之上，使其成为一个整体，一旦整体中的任何信息发生变化，为记录数据的全生命周期，都需要新增一条完整信息进行版本管理。地理实体的抽象模型由于使用的方向不同会存在多种几何形式，故一旦发生信息变化，则数据条目将以倍数增加。

此模型在使用过程中存在3点问题：

（1）数据冗余，任何一项属性发生变更，数据均要全量更新，在多图形的情况下还是多条更新，如行政区进行调整的情况下，由于地址发生变化，辖区内所有数据均需要更新处理，会产生大量冗余。

（2）数据组装不灵活，所有的属性数据必须依赖图形，然而地理实体数据是一种复合型数据，除矢量图形外包含影像、三维图形，当业务场景中需要影像加属性的组合时，现有模型必须检索出矢量数据和影像数据，再对矢量数据的图形信息进行过滤才能得到结果。

（3）数据检索效率降低，由于数据冗余造成的数据条目多，检索时间加长，且大量冗余数据字段信息相同，增加查询条件复杂度。

发明内容

有鉴于此，地理实体数据作为新型基础测绘的产品，需要解决地理对象的全生命周期管理与满足数据按需组装的需求，为了解决现有技术的不足，本发明提出一种多态地理实体数据模型的构建方法、设备及存储设备，通过定义地理实体数据的存储结构模型，解决数据高速检索，特别是时态检索，可以通过任意时态进行检索而非传统矢量数据或者影像数据的版本检索，同时数据能在地理实体科学分类的前提下提供灵活的组装能力，使地理实体作为应用场景的“零部件”使用起来更便捷高效。

本发明提供的一种多态地理实体数据模型的构建方法，具体包括以下：

所述地理实体数据采用图属分离形式进行存储，包括：地理实体索引、图形、属性和关系；

所述地理实体索引，存储实体数据的基本信息；所述基本信息包括实体唯一编码；

所述图形，为实体数据的表现形态，包括矢量形态、影像形态和三维形态；

所述关系，为不同地理实体数据之间的空间逻辑关系；

所述属性，为地理实体数据的测绘业务信息；

所述图形、属性、关系通过所述实体唯一编码与所述地理实体索引相关联。

进一步地，所述基本信息还包括被检索字段。

进一步地，所述图形和所述属性中都包括存续时间信息。

一种存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现一种多态地理实体数据模型的构建方法。

一种多态地理实体数据模型的构建设备，包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行存储设备中的指令及数据用于实现一种多态地理实体数据模型的构建方法。

本发明提供的有益效果是：使地理实体数据在进行检索更新时更加高效，同时可通过任意时态进行检索，保证数据在地理实体科学分类的前提下提供灵活的组装能力，使地理实体作为应用场景的“零部件”使用起来更加便捷高效。

附图说明

图1是本发明一种多态地理实体数据模型存储结构；

图2是本发明实施例所设计的数据库；

图3是本发明实施例中硬件设备工作的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，一种多态地理实体数据模型的构建方法，包括以下：

所述地理实体数据采用图属分离形式进行存储，包括：地理实体索引、图形、属性和关系；

所述地理实体索引，存储实体数据的基本信息；所述基本信息包括实体唯一编码；

地理实体是现实世界中占据一定空间位置，单独具有同一属性或完整功能的自然地理单元与人工设施。

可选地，本发明的地理实体可以为：境界、政区、道路、水系、院落、建筑物、植被等地理内容；在此大类的地理实体之上，还可以将大类分为小类，例如道路中，存在路灯等相关实体；这里不再作过多的解释说明。

地理实体索引，即为计算机用于存储地理实体信息的一种记载方式；本发明中的地理实体索引，存储地理实体的基本信息；基本信息，包括地理实体的唯一标识码；该标识码可以将地理实体与其他相关行业的专题数据进行关联；

举例如下：道路实体（应天大街高架路）的唯一标识码为：3201000001140320200910000002；水系实体（句容河）的唯一标识码为320000000112012020091000011；院落实体（金陵中学实验小学）的唯一标识码为3201050061130920200910000032；建筑物实体（南京香山路幼儿园教学楼）的唯一标识码为320105006113112020091000034。

同时，对于地理实体的基本信息，除了地理实体的唯一标识码以外，本发明的基本信息还包括地理实体常用的被检索字段；所述被检索字段可以包括：实体名称、地址、产生时间、存续时间、消亡时间、管理者等；本领域技术人员也可以根据实际检索需求，对基本信息进行相应扩充。

所述图形，为实体数据的表现形态，包括矢量形态、影像形态和三维形态；

本发明所述的图形，具有多态性，除了传统的矢量形态外，还包括影像形态和三维形态。

所述关系，为不同地理实体数据之间的空间逻辑关系；本发明中的关系，指不同地理实体之间的关系，包括空间逻辑关系；例如例如建筑物属于院落，路灯等附属物属于道路；互通连接高速公路；河流流向海洋。

所述属性，为地理实体数据的测绘业务信息；举例如下：例如建筑物的用途如居住、商业、工业等，道路的等级，如主干路、次干路、支路等，沟渠的宽度，即属于该地理实体的相关测绘业务信息；

所述图形、属性、关系通过所述实体唯一标识码与所述地理实体索引相关联。

作为一种实施例，本发明中，通过建立地理实体数据库，实现数据库中各个数据表之间的相互关联；

请参考图2，图2是本发明所建立的数据库中数据表之间的相互关系；

数据库包括图形表、地理实体索引表、实体属性表和实体关系表；

其中图形表，包括矢量图形表、影像图形表和三维图形表，对应地理实体的多态性；矢量图形表的设计请参见表1。

表1 矢量图形表

表1中，对矢量图形的相关信息进行了描述，本领域内技术人员，也可根据实际情况，对表中字段进行相应扩充；影像图形表的设计请参见表2。

表2 影像图形表

表2中，对影像图形的相关信息进行了描述，本领域内技术人员，也可根据实际情况，对表中字段进行相应扩充；三维图形表的设计请参见表3。

表3 三维图形表

表3中，对三维图形的相关信息进行了描述，本领域内技术人员，也可根据实际情况，对表中字段进行相应扩充；地理实体索引表的设计请参见表4。

表4 地理实体索引表

地理实体索引表中，包括了实体的唯一编码及其他相关检索基本字段；本领域内技术人员，也可根据实际情况，对表中字段进行相应扩充；实体属性表的设计，请参见表5。

表5 实体属性表

实体属性表中，可以填充多个扩展属性，扩展属性由领域内技术人员根据实际情况进行填充；

实体关系表的设计，由三元组进行存储，即A实体唯一编码——关系类型——B实体唯一编码的方式进行存储。

根据数据库的设计，可看出图形、属性、关系信息通过实体唯一编码与地理实体索引相关联，且图形与属性信息中都包含存续时间信息，存续时间信息用以区分数据版本。

为了更好的展示本发明数据结构的优势，下面以道路实体信息的时态检索为例，解释说明本发明的创新点。

道路实体包含两个图形，分别为道路范围面与道路中心线；

假设道路实体青年路1990年1月1日建成，历时24年，，路长（负责人）每4年变更一次，则道路的属性信息存在6个版本，道路在建成后第5年进行了双向等量扩宽，道路范围面图形多了1个版本，道路中心线图形没有发生变化，道路建成后的第15年道路再次进行改造，道路范围面及道路中心线图形均发生了几何变化，故在道路存续24年间的任意时间进行检索，采用道路非图属分离模型时态检索，共需要对产生的一共2（原始数据）+2*5（变更5次属性）+3（变更3次图形）=15个版本进行计算。

请参考下表6，道路实体版本变更信息；

表6 道路实体版本变更信息

表6中，图形栏的“□”表示道路范围面，“—”表示道路中心线，“□”和“—”的不同数量表示是否进行了变更。比如“□□”表示道路范围面相对于“□”进行了等量扩宽；针对同样的情况，如果地理实体采用本发明的图属分离的形式进行存储，图形与属性分别记录变更版本，数据在存储上大大降低数据冗余，提高数据查询的效率，以相同情况道路数据为例，实体数据包括11条信息。图形属性的任意组合大大提高了数据组装的灵活度。

一种实施例中，本发明的地理实体索引表如表7。

表7 地理实体索引表

地理实体索引表针对一个实体只存储一条记录，通过实体标识码与地理实体图形信息和属性信息进行关联。地理实体发生更新时，只变更存续时间字段。如青年路1990年1月1日建成，历时24年，最后一次更新是2010年1月1日变更了路长，则索引表中的存续时间记录为20100101。

针对该实施例的矢量图形表如表8。

表8 矢量图形表

针对该实施例的矢量图形表如表9。

表9 属性表

矢量图形表存储1990年1月1日青年路建成时的范围面和中心线图形，1995年道路双向等量拓宽时更新的范围面图形，以及2005年道路改造时更新的范围面和中心线图形，共5个版本的图形信息。

属性表存储1990年至2013年24年间路长属性的变化情况，共6个版本属性信息。

比较两种模式：

1.数据存储量上：非图属分离模型图形数据存储15个版本，图属分离模式图形数据仅存储5个版本。数据量仅为非图属分离模型的1/3。非图属分离模型属性数据也存储15个版本，图属分离模式属性数据存储6个版本。数据量为非图属分离模型的2/5。由此可见图属分离模式数据在存储量上大大减少，减少了数据冗余存储。

2.时态数据检索效率上：假如想获取2009年9月1日的青年路道路范围面数据。

（1）非图属分离模式先检索出青年路的记录共15条，再检索出存续时间小于20090101的数据（2009年9月1日之前的数据）共13条，再选出离2009年9月1日最近的一条范围面数据返回，即得到了OID12这条记录。时态检索共需检索15次，判断13次。

（2）图属分离模式在地理实体索引表中检索出青年路数据，获得实体标识码后，在矢量图形表中检索出青年路图形记录共5条，再检索出存续时间小于20090101的数据（2009年9月1日之前的数据）共5条，再选出离2009年9月1日最近的一条范围面数据返回，即得到了OID4这条记录。时态检索共需检索5次，判断5次。效率提高了3倍。

请参见图3，图3是本发明实施例的硬件设备工作示意图，所述硬件设备具体包括：一种多态地理实体数据模型的构建设备401、处理器402及存储设备403。

一种多态地理实体数据模型的构建设备401：所述一种多态地理实体数据模型的构建设备401实现所述一种多态地理实体数据模型的构建方法。

处理器402：所述处理器402加载并执行所述存储设备403中的指令及数据用于实现所述一种多态地理实体数据模型的构建方法。

存储设备403：所述存储设备403存储指令及数据；所述存储设备403用于实现所述一种多态地理实体数据模型的构建方法。

本发明使用本地理实体图形、属性分离的数据模型，可以减少数据存储冗余，快速高效的进行数据筛选检索，尤其是时态检索并能灵活的对数据进行组装，无论是矢量，影像亦或是三维数据产品。

本发明的有益效果是：使地理实体数据在进行检索更新时更加高效，同时可通过任意时态进行检索，保证数据在地理实体科学分类的前提下提供灵活的组装能力，使地理实体作为应用场景的“零部件”使用起来更加便捷高效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多态地理实体数据模型的构建方法，其特征在于：所述地理实体数据采用图属分离形式进行存储，包括：地理实体索引、图形、属性和关系；

所述地理实体索引，存储实体数据的基本信息；所述基本信息包括实体唯一标识码；

所述图形，为实体数据的表现形态，包括矢量形态、影像形态和三维形态；

所述关系，为不同地理实体数据之间的空间逻辑关系；

所述属性，为地理实体数据的测绘业务信息；

所述图形、属性、关系通过所述实体唯一标识码与所述地理实体索引相关联；

所述图形和所述属性中都包括存续时间信息。

2.如权利要求1所述的一种多态地理实体数据模型的构建方法其特征在于：所述基本信息还包括被检索字段。

3.一种存储设备，其特征在于：所述存储设备存储指令及数据用于实现权利要求1~2所述的任意一种多态地理实体数据模型的构建方法。

4.一种多态地理实体数据模型的构建设备，其特征在于：包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1~2所述的任意一种多态地理实体数据模型的构建方法。

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