CN102142000B

CN102142000B - 一种多比例尺tin库耦合存储方法

Info

Publication number: CN102142000B
Application number: CN 201010107648
Authority: CN
Inventors: 熊汉江; 龚健雅; 戴雪峰; 郑先伟; 唐俐敏
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2030-02-02
Also published as: CN102142000A

Abstract

本发明公开了一种多比例尺TIN库耦合存储方法，该方法首先对多比例尺数据进行了预处理，即对点的比较和替换，减少了数据的存储量；然后对点和边进行了编码，方便在多比例尺显示的时候提供信息；最后对多比例尺下的点和边进行了关联存储。该方法支持基于特征点线面的多比例尺TIN DEM网一次性联合更新，提高数字高程模型的生产效率，节约存储空间，提高空间的有效利用率，同时TIN DEM网关联为多比例尺TIN DEM网的三维多级可视化提供极大的便利。

Description

一种多比例尺TIN库耦合存储方法

技术领域

本发明属于计算机地理应用领域，特别涉及一种多比例尺TIN库耦合存储的方法。

背景技术

为了满足不同领域不同层次用户在不同应用背景下对多尺度数据的需求，最理想的方法就是在数据库中存储最高精度的单一比例尺的数据表达。当需要其他比例尺的数据时，数据库系统能自动导出所需尺度的数据，这也是地图自动综合所希望达到的目标，但是由于数字地图自动综合问题未能取得突破性进展，从一个单精度数据库中导出不同抽象层次的数据问题至今无法完全解决(王艳慧，陈军等，2003)。因此，世界各国迄今仍是分别将各比例尺的地图数字化，存储多种比例尺的空间数据。这种方法费时费力，耗资巨大，不仅存在着同一实体的多尺度表达间的一致性问题，也给多比例尺数据的协同更新带来了不少困难(涂志勇，郭仁忠等，2000)。

目前，构建多比例尺空间数据库，实现对地理要素的多比例尺表达，概括起来有三种基本方法：

第一种：只存储单一比例尺的要素表达，需要其他比例尺的表达目标时从中综合导出(即一库一版本的单精度数据库)。实际上这种方法将地理信息自动综合作为核心部分嵌入到空间数据库管理系统中，取代了原来以单一比例尺数据集合为对象的管理功能。但解决该问题的根本出路在于实现GIS制图综合自动化，但目前GIS制图综合整体上仍停留在手工或人机交互的数字化采编阶段，虽然在一些专题应用的特定场合下获得了成功(Oosterom，Schenkelaars，1995)，但由于制图综合会受到综合的自然性、整体性、高度不稳定性、部分主观性及面向应用的特点，很难用简单的数学和逻辑语言进行完整描述，采用完全自动的综合方法并不现实，故该技术能否实现，将取决于从数据库存储目标到理想的输出结果之间的转换过程能够得到准确的形式化描述以及实施。

第二种：就是依据目前已存在的多个比例尺数据的现实，寻求策略将各比例尺表达目标链接起来，从而也构建了多比例尺空间数据库(即多库多版本的多比例尺数据库)，但这种建库方法需要解决多尺度表达一致性维护问题。

第三种：是数据库中存储综合过程中得到的多个表达目标(即一库多版本的多比例尺结构的数据库)。该技术的基本思想是：在数据库中存储地理要素在某些关键比例尺抽象层次下的表达目标，“关键比例尺”的选取取决于特定的应用背景。这种方法需要一个层次数据结构，地理表达目标要根据它们所处的比例尺抽象层次进行排序，以层次性的结构存储在数据库中。从逻辑上讲，目前创建这样的一个包含多个细节层次(多分辨率结构)的数据库存在3种基本方法：一种是在目标层支持多尺度表达，在数据库中存储同一个地理要素的多个分辨率目标，允许要素在不同数据类别中有不同的目标。另一种方法是在要素层支持多尺度表达，即在要素层存储空间数据的多尺度表达结构，同一要素的各目标间用特定的方法链接起来。第三种方法是在语义层支持多尺度表达，允许对象在它的生命周期内扮演不同的角色，来反映多尺度时空数据库中对象的变化轨迹。

当前单纯以实时自动综合为基础尚不可能实现多比例尺空间数据库的功能，而分比例尺存储数据的弊端又是无法避免的，因此建立辅助索引结构的方法便应运而生。这种方法允许一定程度的冗余，使用地图综合理论和技术进行预处理，生成不同比例尺数据，然后使用各种空间数据结构存储目标内部以及目标之间层次关系和对应的参数，在数据调度时根据参数来确定检索的数据集合，这种方法降低了多版本存储中的数据冗余。

总的来说，基于上述三种技术方法的多尺度空间数据库系统的发展目前还不尽如人意，就目前的技术条件来说，“多比例尺”采用一库多版本的模式具有比较好的可行性。一库多版本技术是独立建立对应于多级比例尺(或分辨率)的空间数据库，数据采用金字塔结构存储与分层管理并建立高效有序的索引机制：为了数据分析、显示的需要，有必要事先在数据库中存储多比例尺(或多分辨率)层次的数据，以供使用者随时存取和操作，这里的多级分辨率数据来源于同一套数据，只是将实时的多分辨率数据生成改为预先处理生成及存储，以满足数据分析需要。同时，因为只有一套数据，所以极大地方便了数据库的更新和维护。特别是对于建立基础数据库来说，一库多版本是一个较好的选择，本发明是基于一库多版的方式建库。

发明内容

本发明所要解决的问题是：克服现有技术缺陷，提供一种多比例尺TIN库耦合存储的方法。

本发明提供的技术方案包括以下步骤：步骤一、对不同比例尺下的点数据进行预处理，即在对多个比例尺点数据一致性检测后，将其中满足一致性的点数据进行融合；步骤二、对多比例尺点和边进行编码，该编码用于指示不同比例尺下的信息；步骤三、实现多比例尺TIN DEM的特征点、特征线及特征面关联存储。

本发明所提供技术方案将顶点分级存储，将多比例尺下的数据关联到一起，不同比例尺的数据都存储在一张网里面，真正实现整个区域多个比例尺一张网存储。本发明的优点：通过在对多比例尺的不规则三角网库存储时对顶点进行分级聚合，有效地减少了数据的存储量，同时关联了多级比例尺之间的数据，提高更新效率。

附图说明

图1为本发明的点数据预处理示意图；

图2.为本发明的编码示意图；

图3.为本发明的点数据关联存储示意图；

图4.为本发明的边数据关联存储示意图；

图5为本发明的实施例流程图。

具体实施方式

本发明所述TIN即不规则三角网。在地理信息领域中，对于地理连续面的表达，可利用三角形不规则网表示。基于TIN的连续面模型能够有效地描述河流、峡谷、地势等地形区域特征。TIN的构成：将地面一系列离散点，按照一定的规则和条件连接成互不交叉的三角网。数字高程模型DEM是表示区域上地形的三维向量有限序列。若将按地形特征采集的点按一定规则连接成覆盖整个区域且互不重叠的许多三角形，构成一个不规则三角网TIN表示的DEM，通常称为TIN DEM。

参照附图和实施例说明本发明技术方案，实施例的实施步骤如下：(1)对多比例尺数据进行预处理操作，即在对多个比例尺点数据一致性检测后，

将其中满足一致性的点数据进行融合，实质上是进行点的比较与替换。

实施例具体替换操作如图1所示，左边实线和白色的顶点表示1∶1万比例尺下TIN网的局部三角形情形，虚线和黑色的顶点表示1∶5万比例尺的下的情形，根据坐标点之间的距离值和阈值进行比较，如果小于该阈值则将1∶5万比例尺下相应的点删除，并用1∶1万比例尺下的点代替；如果不在或者则刚好在阈值范围内则保留，并对数据点进行编码。经过比较处理之后的结果如图1右图所示，A和A1点融合为A点，B和B1点融合为B点，C和C1点融合为C点。该图举例说明的融合点的判断方法较简单，为了用精度高的点代替精度低的点，用大比例尺的代替小比例尺即可。同时也可以根据用户的需求来预先设置阈值。

(2)预处理操作完成后，在所得结果基础上进一步对多比例尺点和边进行编码。本实施例的编码方式为：设定根据某数据点或者边是否属于某个比例尺进行编码，若出现则把对应位设置为1，否则为0；读取该数据点或者边是否属于某个比例尺的信息。

如图2所示，给每个bit位赋予一个的比例尺下的显示信息，若点在比例尺1下显示，在其它比例尺下不显示，则赋给比例尺1的bit位的值为1，其它比例尺的bit位的值为0，此字节的值即为1，其它比例尺下显示的情况依此类推。这样，每个点数据或边数据都有唯一的值来指示其在比例下显示的有用信息，每种比例尺下显示的情况都有相对应的字节值来指示，根据每个点的编码判断即可。图2所示的位信息00000001的相应编码值为1，表示属于比例尺1，不属于比例尺2；如果为00000011，则表示同时属于比例尺1和比例尺2，编码值为3，以此类推。

当然，具体实施时，也可以采用其它编码方式来指示不同比例尺下的信息。

(3)比例尺一体化存储一般采取的形式为将各个比例尺的点、边、三角形都存在一个文件或者数据库中，分为点集、边集和三角形集。因为三角形可以由三个点或三条线决定，具体实施时，三角形也可以不存。因此，最后实现多比例尺TIN DEM的特征点、特征线及特征面关联存储，这是种耦合操作。特征点、特征线及特征面是反映地物类型或区域地理分布特征的点、线、面要素，比如待表山脊或山谷的特征线，代表房子的特征点。

如图3所示，在相同的XY坐标系上，平面P1代表1∶5万比例尺，其上有点A1、B1、C1、G1、H1、K1；平面P2代表1∶1万比例尺，其上有点A2、B2、C2、D1、E1、F1；耦合后最终的那个平面P3中，A3、B3、C3代表的是A1、B1、C1与A2、B2、C2经过比较替换所得的点，D2、E2、F2代表的是来自1∶1万比例尺中D1、E1、F1没有变换的点，G2、H2、K2代表的是来自1∶5万比例尺中G1、H1、K1没有变换的点。最后所有顶点都存储在一张网里面，真正实现整个区域多个比例尺一张网存储。如图4，由于基于上述所述的点的耦合存储方法，边的耦合存储方法是基本一致的，只是处理的单元变为边；其中1∶5万比例尺上具有边AB、BC、AC，1∶1万比例尺上具有边DE、EF等，A点和D点相应，B点与E点相应，因此边AB和边DE关联。当处理的单元为面(三角形)的时候，方法和上述一样。

参见图5，实施例的整体流程综上所述，多比例尺TIN库耦合存储过程首先是多个比例尺点数据预处理并编码；然后构建多比例尺TIN DEM并存储，其中建立特征点、特征线及特征面的关联；最后可以判断是否分块存储，是则分块处理并命名块文件、导出并保存带编码属性的块文件数据，否则直接导出并保存带编码属性的块文件数据。

经本发明技术方案进行耦合存储处理后，具有了优良的应用优势。以点集为例，所有的点都存储在一个文件或者数据库里面，各个比例尺(如1∶1万、1∶5万等等)的顶点数据均来源于此文件或者数据库，也便于后续的更新和维护，同时各个比例尺有些点是公用的，所以也节省了存储空间。采用多比例尺耦合存储的方法能支持基于特征点线面的多比例尺TIN DEM网一次性联合更新，提高数字高程模型的生产效率，节约存储空间，提高空间的有效利用率，同时TIN DEM网关联为多比例尺TIN DEM网的三维多级可视化提供极大的便利。

Claims

1.一种多比例尺TIN库耦合存储方法，包括以下步骤：

步骤一、对不同比例尺下的点数据进行预处理，即在对多个比例尺点数据一致性检测后，将其中满足一致性的点数据进行融合，融合实现方式包括进行点的比较与替换；

步骤二、对多比例尺点和边进行编码，该编码用于指示不同比例尺下的信息；编码实现方式包括，设定根据某数据点或者边是否属于某个比例尺进行编码，若出现则把对应位设置为1，否则为0；读取该数据点或者边是否属于某个比例尺的信息；

步骤三、实现多比例尺TIN DEM的特征点、特征线及特征面关联存储，所述特征点、特征线及特征面是反映地物类型或区域地理分布特征的点、线、面要素；关联存储实现方式包括，将各个比例尺的点、边、三角形都存在一个文件或者数据库中，分为点集、边集和三角形集，最后判断是否分块存储，是则分块处理并命名块文件、导出并保存带编码属性的块文件数据，否则直接导出并保存带编码属性的块文件数据。