CN110580273B - 地图gis数据处理存储方法、装置、可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地图GIS数据处理存储方法、装置、计算机可读存储介质、二维图像显示方法及一种本方案设计的方法形成的块数据的调用方法，属于数据处理存储领域。地图GIS数据处理存储方法包括：按照四叉树层次剖分结构定义存储结构得到排序分层结构的若干存储块，所有存储块对应的显示分辨率为同一设定值；接收地图GIS数据，并单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中形成块数据；每条地图GIS数据包括图元类型、第一矢量序列、唯一的数据类型编号和唯一的记录编号。

Description

地图GIS数据处理存储方法、装置、可读存储介质

技术领域

本发明涉及数据处理存储领域，具体涉及一种地图GIS数据处理存储方法、装置、计算机可读存储介质、二维图像显示方法及一种本方案设计的方法形成的块数据的调用方法。

背景技术

二维空间地图数据在显示时，为了加快数据的查询速度，会事先将要展示的数据做成图片存储下来，这种图片称为栅格化切片，当后续进行访问时，就只需要将做好的栅格化切片返回，从而降低对地图数据的读取频率。

在地理空间数据更新频繁的今天，一旦需要更新就需对所有二维空间数据重新栅格化切片导致更新困难。并且栅格化切片内容实际是按png或jpg格式存储的，需要的存储空间大，特别是对于同一套地理信息系统数据生成不同样式的栅格化切片地图服务时候，需要大量的磁盘存储空间存储栅格化切片。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种更新容易且所需磁盘空间更小的地图GIS数据处理存储方法、装置、计算机可读存储介质、二维图像显示方法及块数据调用方法。

为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种地图GIS数据处理存储方法，其包括：

按照四叉树层次剖分结构定义存储结构得到排序分层结构的若干存储块，所有存储块对应的显示分辨率为同一设定值；

接收地图GIS数据，并单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中形成块数据；每条地图GIS数据包括图元类型、第一矢量序列、唯一的数据类型编号和唯一的记录编号；

单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中包括：

根据预设条件创建地图GIS数据需要存储的开始层级与结束层级；

根据第一矢量序列依次计算所有对应层级上的第二矢量序列，并计算每个第二矢量序列的外接矩形范围；根据外接矩形范围计算该外接矩形在对应层级中覆盖和相交的所有存储块的编号，然后根据图元类型计算第二矢量序列被切分在各对应存储块中的第三矢量序列；并将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。

进一步地，将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据进一步包括：

将第三矢量序列的坐标单位由米转换为坐标像素，然后再将坐标像素按对应层级转换为块内坐标像素，并将已经转换为块内坐标像素的第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。

进一步地，将第三矢量序列的坐标单位由米转换为坐标像素的计算公式如下：

其中，a为二维图像投影方式的边界值，b为显示分辨率，n为该第三矢量序列所属层级的序号，排序分层结构的首个层级的序号为0。

进一步地，将坐标像素按对应层级转换为块内坐标像素的计算公式如下：

块内经度像素＝经度像素mod(b×2ⁿ)

块内纬度像素＝纬度像素mod(b×2ⁿ)

其中，b为显示分辨率，n为该第三矢量序列所属层级的序号。

第二方面，提供一种地图GIS数据处理存储装置，其包括：

定义模块，用于按照四叉树层次剖分结构定义存储结构得到排序分层结构的若干存储块，所有存储块对应的显示分辨率为同一设定值；

块数据化处理模块，用于接收地图GIS数据，并单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中形成块数据；每条地图GIS数据包括图元类型、第一矢量序列、唯一的数据类型编号和唯一的记录编号。

进一步地，块数据化处理模块包括：

创建模块，用于根据预设条件创建地图GIS数据需要存储的开始层级与结束层级；

第一处理模块，用于根据第一矢量序列依次计算所有对应层级上的第二矢量序列，并计算每个第二矢量序列的外接矩形范围；根据外接矩形范围计算该外接矩形在对应层级中覆盖和相交的所有存储块的编号；

第二处理模块，用于根据图元类型计算第二矢量序列被切分在各对应存储块中的第三矢量序列，并将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。

第三方面，本方案提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本方案设计的地图GIS数据处理存储方法。

第四方面，本方案提供一种二维图像显示方法，其包括：

获取所需显示的地图样式、块数据的层级和编号集合；

根据地图样式、层级和编号集合和需要显示的地图样式向本方案设计的装置请求图片；

接收设备返回的图片并拼接显示。

第五方面，还提供一种本方案设计的方法形成的块数据的调用方法，其包括：

S1、接收客户端发送的请求，请求包括地图样式、块数据的层级和编号集合；

S2、根据地图样式、块数据的层级和编号集合在缓存中查询是否存在地图样式、块数据的层极和编号均相同下渲染得到的缓存图片，若存在，则进入步骤S3，若不存在，则进入步骤S4；

S3、调取该相同编号对应的块数据，并将块数据的最新更新时间与该缓存图片对应块数据的更新时间进行对比，若一致，返回该缓存图片，并进入步骤S5，若不一致，则进入步骤S4；

S4、调取编号集合对应的所有块数据，并结合地图样式渲染后返回图片；

S5、调取编号集合中剩余编号对应的所有块数据，并结合地图样式渲染后返回图片。

本发明的有益效果为：块数据中存储的是二维矢量数据，在地图中的二维数据发生局部更新时，只需要更新对应空间区域的块数据中的矢量信息即可以实现对地图服务的局部更新，从而解决了栅格切片地图更新困难的问题。并且由于块数据存储的实际是抽稀后的矢量点位数据，所以存储空间相比栅格图片需求小，解决了栅格切片地图所需磁盘存储空间大的问题。

客户端需要显示二维地图时，通过向采用本方案设计的GIS数据处理存储方法存储地图GIS数据的设备请求显示区域范围内的所有块数据。设备通过块数据的矢量信息结合地图样式实时渲染后返回图片，所以可以显示终端所需地图样式改变地图的显示样式，解决了栅格切片地图样式定制困难的问题。

附图说明

图1为存储结构的示意图；

图2为地图GIS数据处理存储方法的流程图；

图3为具体实施例中，第三矢量序列的计算流程；

图4为具体应用例中，某第二矢量序列的外接矩形存储块示意图；

图5为图4中对应第三矢量序列存储块示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

提供一种地图GIS数据处理存储方法，其包括：

按照四叉树层次剖分结构定义存储结构得到排序分层结构的若干存储块，所有存储块对应的显示分辨率为同一设定值；

接收地图GIS数据，并单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中形成块数据；每条地图GIS数据包括图元类型、第一矢量序列、唯一的数据类型编号和唯一的记录编号。其中，图元类型：表示该空间数据是什么类型的，即点、线、面；第一矢量序列：即构成该空间数据的经纬度坐标，根据图元类型的不同，数量从1到无穷大；数据类型编号：表示该数据的数据类型，如道路、河流、建筑物；唯一的记录编号：表示该条地图GIS数据的编号。

实施时，以web墨卡托投影投影的全球二维图像为例，如图1所示，排序分层结构的首个层级的序号为0，往后依次加1。每层以上一层的一个存储块为基础剖分为4个存储块。

由于全球二维地图的总大小是固定的，按照四叉树分层后进行显示，地图的总大小仍然没有改变，只是在不同层级显示时每个像素所代表的实际距离不同。为了方便后续展示，每个存储块对应的显示分辨率均为256*256。因此某个层级上的地图能显示的像素宽度＝像素高度＝256×2n，n为该层级的序号。某个层级上地图分辨率(单位为米/像素，代表某个层级上的一个像素代表多少米)＝20037508.3427892×2/像素宽度，其中20037508.3427892为web墨卡托投影的边界值，因为可取负值需要乘以2，并且在所有层级上像素宽度与像素高度相等，任取一个计算即可。

如图2所示，单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中进一步包括：

根据预设条件创建地图GIS数据需要存储的开始层级与结束层级；具体地，根据实际需要有的数据类型不需要在每个层级上形成块数据，如建筑物在较低层级上不需要显示。

根据第一矢量序列依次计算所有对应层级上的第二矢量序列(将第一矢量序列中的每个点除以当前层级上地图分辨率后即为第二矢量序列)，并计算每个第二矢量序列的外接矩形范围。

如图3所示，其中，外接矩形范围的计算方法如下：

依次循环第二矢量序列中的点，分别记录其中经度和纬度的最大值(max)与最小值(min)，然后进行组合形成外接矩形矢量序列。组合方式为：外接矩形矢量序列(经度(min)纬度(min)，经度(min)纬度(max)，经度(max)纬度(max)，经度(max)纬度(min)，经度(min)纬度(min))。外接矩形的范围表现为外接矩形矢量序列。

根据外接矩形范围计算该外接矩形在对应层级中覆盖和相交的所有存储块的编号，然后计算第二矢量序列被切分在各对应存储块中的第三矢量序列；

具体地，存储块编号的计算方法为：

取出外接矩形矢量序列中经度的最小值与最大值

所求存储块的最小行号＝经度最小值/层级分辨率/256

所求存储块的最大行号＝经度最大值/层级分辨率/256

取出外接矩形矢量序列中纬度的最小值与最大值

所求存储块的最小列号＝纬度最小值/层级分辨率/256

所求存储块的最大列号＝纬度最大值/层级分辨率/256

然后将得到的最小到最大行号与最小到最大列号进行排列组合就得到了所有所求存储块的编号。也可以表示为：编号的行号，列号(i，j)，i从最小行号取到最大行号，j最小列号取到最大列号。

其中，根据图元类型计算第二矢量序列被切分在各对应存储块中的第三矢量序列的方法如下：

如果图元类型表示为点，第二矢量序列即为第三矢量序列。

如图3所示，如果图元类型表示为线和面，则进行如下步骤：

1、取出该存储块的的矢量序列[A1,A2,A3……An]，记录存储块下标位置A1。

2、取出存储块下标位置的点与后续点(首次时为A2至An)作为线段S(首次时起点A1，终点An)。

3、取出第二矢量序列[B1,B2,B3……Bn]，记录其下标位置B1。

4、取出第二矢量序列下标位置的点与后续点(首次时为B2至Bn)作为线段T(首次时为起点B1，终点Bn)。

5、判断线段S与线段T是否相交，若否，进入步骤6，若是，进入步骤9。

判断是否相交的条件如下：max(a.x,d.x)<min(a.x,b.x)||max(c.y,c.y)<min(a.y,b.y)||max(a.x,b.x)<min(c.x,c.x)||max(a.y,b.y)<min(c.y,c.y)，如果条件成立则相交，其中，a与b为线段S的起点与终点，c与d为线段T的起点与终点，x为点的x轴坐标、y为点的y轴坐标。

6、判断线段T的起点是否落在存储块范围内，若否，进入步骤7，否则将线段T的起点加入临时点序列中后，进入步骤7。

7、将存储块下标后移一位并判断是存储块下标否到达存储块序列末尾，若是，进入步骤8，否则返回步骤2。

8、将第二矢量序列下标后移一位，同时将存储块下标位置重置为初始值(A1)，并判断第二矢量序列下标是否到达第二矢量序列末尾，若是，将临时点序列作为第三矢量序列，否则返回步骤2。

9、计算线段S和线段T的交点坐标，并极端线段T的端点(起点和终点)中落在该存储块范围内的端点，然后判断线段T的终点是否落在该存储块范围内，若是，将线段T的终点和交点加入临时点序列中后返回步骤7，否则将线段T的起点和交点加入临时点序列中后返回步骤7。

交点坐标的计算方法如下：

设线段S的两个端点坐标分别为(x1,y1)(x2,y2)，线段T的两个端点坐标分别为(x3,y3)(x4,y4)，令

b1＝(y2-y1)*x1+(x1-x2)*y1

b2＝(y4-y3)*x3+(x3-x4)*y3

D＝(x2-x1)(y4-y3)-(x4-x3)(y2-y1)

D1＝b2*(x2-x1)-b1*(x4-x3)

D2＝b2*(y2-y1)-b1*(y4-y3)

交点坐标为(x0,y0)，其中x0＝D1/D，y0＝D2/D。

这种先计算外接矩形范围再计算第三矢量序列的方式，加快了计算速度。

并将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。具体地，将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据进一步包括：

将第三矢量序列的坐标单位由米转换为坐标像素，其计算公式如下：

其中，a为二维图像投影方式的边界值，此处取20037508.3427892；b为存储块对应的显示分辨率，此处取256；n为该第三矢量序列所属层级的序号，排序分层结构的首个层级的序号为0。

然后再将坐标像素按对应层级转换为块内坐标像素，并将已经转换为块内坐标像素的第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据，其计算公式如下：

块内经度像素＝经度像素mod(b×2ⁿ)

块内纬度像素＝纬度像素mod(b×2ⁿ)

其中，b为存储块对应的显示分辨率，此处取256，n为该第三矢量序列所属层级的序号，mod表示取余。并且当同一第三矢量序列对应存储块中存在两个以上相同块内坐标像素时，只保留其中一个，以进一步节省存储空间。以道路为例，其所在层级中更高层级中块内坐标像素重复的概率越高。

在具体应用例中，如图4所示，其中，数字表示存储块编号，该层级中，第二矢量序列的外接矩形范围覆盖和相交的存储块编号为1、2、4和5。如图5所示，编号为1、2和5的存储块中存储了第二矢量序列被切分在各自中的第三矢量序列。

第二方面，本方案提供一种地图GIS数据处理存储装置，其包括：

定义模块，用于按照四叉树层次剖分结构定义存储结构得到排序分层结构的若干存储块，所有存储块对应的显示分辨率为同一设定值；

块数据化处理模块，用于接收地图GIS数据，并单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中形成块数据；每条地图GIS数据包括图元类型、第一矢量序列、唯一的数据类型编号和唯一的记录编号。

实施时，本方案优选块数据化处理模块包括：

创建模块，用于根据预设条件创建地图GIS数据需要存储的开始层级与结束层级；

第一处理模块，用于根据第一矢量序列依次计算所有对应层级上的第二矢量序列，并计算每个第二矢量序列的外接矩形范围；根据外接矩形范围计算该外接矩形在对应层级中覆盖和相交的所有存储块的编号；

第二处理模块，用于根据图元类型计算第二矢量序列被切分在各对应存储块中的第三矢量序列，并将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。

第三方面，本方案提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本方案设计的地图GIS数据处理存储方法。

第四方面，本方案提供一种二维图像显示方法，其包括：

获取所需显示的地图样式、块数据的层级和编号集合；根据当前显示的地图即可得到所需显示的地图样式、块数据的层级和编号集合；

根据地图样式、层级和编号集合和需要显示的地图样式向采用本方案设计的装置请求图片；

接收设备返回的图片并拼接显示。

第五方面，本方案还提供一种本方案设计的方法形成的块数据的调用方法，其包括：

S1、接收客户端发送的请求，请求包括地图样式、块数据的层级和编号集合；

S2、根据地图样式、块数据的层级和编号集合在缓存中查询是否存在地图样式、块数据的层极和编号均相同下渲染得到的缓存图片，若存在，则进入步骤S3，若不存在，则进入步骤S4；

S3、调取该相同编号对应的块数据，并将块数据的最新更新时间与该缓存图片对应块数据的更新时间进行对比，若一致，返回该缓存图片，并进入步骤S5，若不一致，则进入步骤S4；

S4、调取编号集合对应的所有块数据，并结合地图样式渲染后返回图片；

S5、调取编号集合中剩余编号对应的所有块数据，并结合地图样式渲染后返回图片。

该块数据调用方法减少了客户端的数据请求和数据渲染，提高了后台对请求的处理能力，提升了地图显示效果。

Claims (7)

1.地图GIS数据处理存储方法，其特征在于，包括：

按照四叉树层次剖分结构定义存储结构得到排序分层结构的若干存储块，所有所述存储块对应的显示分辨率为同一设定值；

接收地图GIS数据，并单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中形成块数据；每条所述地图GIS数据包括图元类型、第一矢量序列、唯一的数据类型编号和唯一的记录编号；

第一矢量序列：构成空间数据的经纬度坐标，根据图元类型的不同，数量从1到无穷大；

单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中包括：

根据预设条件创建所述地图GIS数据需要存储的开始层级与结束层级；

根据第一矢量序列依次计算所有对应层级上的第二矢量序列：

将第一矢量序列中的每个点除以当前层级上地图分辨率后得到第二矢量序列；

并计算每个所述第二矢量序列的外接矩形范围；根据外接矩形范围计算该外接矩形在对应层级中覆盖和相交的所有存储块的编号，存储块编号的计算方法为：

取出外接矩形矢量序列中经度的最小值与最大值

所求存储块的最小行号＝经度最小值/层级分辨率/256

所求存储块的最大行号＝经度最大值/层级分辨率/256

取出外接矩形矢量序列中纬度的最小值与最大值

所求存储块的最小列号＝纬度最小值/层级分辨率/256

所求存储块的最大列号＝纬度最大值/层级分辨率/256

然后将得到的最小到最大行号与最小到最大列号进行排列组合就得到了所有所求存储块的编号；也可以表示为：编号的行号，列号(i，j)，i从最小行号取到最大行号，j最小列号取到最大列号；

然后根据图元类型计算第二矢量序列被切分在各对应存储块中的第三矢量序列；

当图元类型表示为点，第二矢量序列即为第三矢量序列；

当图元类型表示为线和面，则进行如下步骤：

1、取出该存储块的矢量序列[A1,A2,A3……An]，记录存储块下标位置A1；

2、取出存储块下标位置的点与后续点作为线段S；

3、取出第二矢量序列[B1,B2,B3……Bn]，记录其下标位置B1；

4、取出第二矢量序列下标位置的点与后续点作为线段T；

5、判断线段S与线段T是否相交，若否，进入步骤6，若是，进入步骤9；

判断是否相交的条件如下：max(a.x,d.x)<min(a.x,b.x)||max(c.y,c.y)<min(a.y,b.y)||max(a.x,b.x)<min(c.x,c.x)||max(a.y,b.y)<min(c.y,c.y)，如果条件成立则相交，其中，a与b为线段S的起点与终点，c与d为线段T的起点与终点，x为点的x轴坐标、y为点的y轴坐标；

6、判断线段T的起点是否落在存储块范围内，若否，进入步骤7，否则将线段T的起点加入临时点序列中后，进入步骤7；

7、将存储块下标后移一位并判断是存储块下标否到达存储块序列末尾，若是，进入步骤8，否则返回步骤2；

8、将第二矢量序列下标后移一位，同时将存储块下标位置重置为初始值，并判断第二矢量序列下标是否到达第二矢量序列末尾，若是，将临时点序列作为第三矢量序列，否则返回步骤2；

9、计算线段S和线段T的交点坐标，并极端线段T的端点中落在该存储块范围内的端点，然后判断线段T的终点是否落在该存储块范围内，若是，将线段T的终点和交点加入临时点序列中后返回步骤7，否则将线段T的起点和交点加入临时点序列中后返回步骤7；

并将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。

2.根据权利要求1所述的地图GIS数据处理存储方法，其特征在于，将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据进一步包括：

将第三矢量序列的坐标单位由米转换为坐标像素，然后再将坐标像素按对应层级转换为块内坐标像素，并将已经转换为块内坐标像素的第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。

3.根据权利要求2所述的地图GIS数据处理存储方法，其特征在于，将第三矢量序列的坐标单位由米转换为坐标像素的计算公式如下：

其中，a为二维图像投影方式的边界值，b为所述显示分辨率，n为该第三矢量序列所属层级的序号，排序分层结构的首个层级的序号为0。

4.根据权利要求3所述的地图GIS数据处理存储方法，其特征在于，将坐标像素按对应层级转换为块内坐标像素的计算公式如下：

块内经度像素＝经度像素mod(b×2ⁿ)

块内纬度像素＝纬度像素mod(b×2ⁿ)

其中，b为所述显示分辨率，n为该第三矢量序列所属层级的序号。

5.一种应用于权利要求1-4任一所述的地图GIS数据处理存储方法的地图GIS数据处理存储装置，其特征在于，包括：

定义模块，用于按照四叉树层次剖分结构定义存储结构得到排序分层结构的若干存储块，所有所述存储块对应的显示分辨率为同一设定值；

块数据化处理模块，用于接收地图GIS数据，并单独对每条地图GIS数据进行块数据化处理并存储至对应存储块中形成块数据；每条所述地图GIS数据包括图元类型、第一矢量序列、唯一的数据类型编号和唯一的记录编号；块数据化处理模块包括：

创建模块，用于根据预设条件创建所述地图GIS数据需要存储的开始层级与结束层级；

第一处理模块，用于根据第一矢量序列依次计算所有对应层级上的第二矢量序列，并计算每个所述第二矢量序列的外接矩形范围；根据外接矩形范围计算该外接矩形在对应层级中覆盖和相交的所有存储块的编号；

第二处理模块，用于根据图元类型计算第二矢量序列被切分在各对应存储块中的第三矢量序列，并将第三矢量序列存储在对应存储块中形成块数据。

6.计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一所述的方法。

7.一种权利要求1-4任一所述方法形成的块数据的调用方法，其特征在于，包括：

S1、接收客户端发送的请求，所述请求包括地图样式、块数据的层级和编号集合；

S2、根据地图样式、块数据的层级和编号集合在缓存中查询是否存在地图样式、块数据的层极和编号均相同下渲染得到的缓存图片，若存在，则进入步骤S3，若不存在，则进入步骤S4；

S3、调取该相同编号对应的块数据，并将所述块数据的最新更新时间与该缓存图片对应块数据的更新时间进行对比，若一致，返回该缓存图片，并进入步骤S5，若不一致，则进入步骤S4；

S4、调取编号集合对应的所有块数据，并结合地图样式渲染后返回图片；

S5、调取编号集合中剩余编号对应的所有块数据，并结合地图样式渲染后返回图片。

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