CN113918564A - 一种低耦合的空间数据处理方法及移动装置 - Google Patents

一种低耦合的空间数据处理方法及移动装置 Download PDF

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CN113918564A CN202111160619.5A CN202111160619A CN113918564A CN 113918564 A CN113918564 A CN 113918564A CN 202111160619 A CN202111160619 A CN 202111160619A CN 113918564 A CN113918564 A CN 113918564A
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王海江
方旋
吴秀芸
严立
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Abstract

本发明涉及一种低耦合的空间数据处理方法，根据地图缓存处理后的栅格数据生成多个预设比例尺的栅格瓦片文件，且按照分层分幅方式分别对生成的各栅格瓦片文件做索引处理，并将每一个栅格瓦片文件逐一映射到对应的空间数据表中以及得到对应该空间数据表的元数据表，然后再对生成的所有栅格瓦片文件进行存储处理，并且根据空间数据表和对应该空间数据表的元数据表创建栅格空间数据库，再执行栅格瓦片文件检索，并针对空间数据中的矢量数据创建自定义矢量空间数据库，最后，将栅格空间数据库和自定义矢量空间数据库内的数据分别进行压缩处理，得到可解析的压缩数据包。

Description

一种低耦合的空间数据处理方法及移动装置
技术领域
本发明涉及地理信息领域，尤其涉及一种低耦合的空间数据处理方法及移动装置。
背景技术
随着移动互联网的发展和智能终端的广泛普及，移动位置服务成为地理信息新型服务业态，并且已逐渐发展成为GIS领域的一个重要发展方向。
在移动位置服务的实际过程中，由于移动终端的存储计算空间有限，无法承载海量数据，导致传统PC设备端上的空间数据存储模式应用到移动终端上会存在该移动终端的系统响应迟滞和数据调度缓慢等问题，并且移动终端上的空间数据查询分析应用进程也会受到移动终端软、硬件条件以及网络性能的制约，导致空间数据查询功能存在效率低和稳定性差等问题，这给空间数据的安全性造成一定的威胁。另外，由于目前大部分移动GIS产品只支持有限种类的移动终端，无法适用到更多数的移动终端，这也就造成针对空间数据存在缺乏统一、高效和低耦合数据存储管理方法的问题，给GIS产品的应用造成限制。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种低耦合的空间数据处理方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种移动装置。该移动装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述的低耦合的空间数据处理方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，对空间数据中的栅格数据进行地图缓存处理，生成多个预设比例尺的栅格瓦片文件；
步骤S2，按照分层分幅方式分别对生成的各栅格瓦片文件做索引处理，且将每一个栅格瓦片文件逐一映射到对应的空间数据表中，并得到对应该空间数据表的元数据表；其中，空间数据表内的每一条记录对应着一个栅格瓦片文件，元数据表内记载有与其对应的空间数据表的元数据信息；
步骤S3，对生成的所有栅格瓦片文件进行存储处理；
步骤S4，根据空间数据表和对应该空间数据表的元数据表，创建栅格空间数据库；
步骤S5，执行栅格瓦片文件检索；
步骤S6，针对空间数据中的矢量数据创建自定义矢量空间数据库；
步骤S7，将栅格空间数据库和自定义矢量空间数据库内的数据分别进行压缩处理，得到可解析的压缩数据包。
改进地，在所述低耦合的空间数据处理方法中，在步骤S1中，所述栅格瓦片文件的生成过程包括如下步骤S11～S19：
步骤S11，选取目标空间范围的带有坐标信息的原始栅格数据；
步骤S12，确定待生成的每个栅格瓦片文件的像素；
步骤S13，确定栅格瓦片文件的计算原点，且令处于同一坐标系下的栅格瓦片文件的位置统一；
步骤S14，根据不同的预设比例尺，分别设置每个预设比例尺所对应的层级以及每个栅格瓦片文件的像素所代表的距离；
步骤S15，通过查看文件属性，获取原始栅格数据的数据范围和像素矩阵，并计算每个像素的代表距离；
步骤S16，计算每个层级下所对应栅格瓦片文件总数量和每个栅格瓦片文件的坐标范围；
步骤S17，计算每个栅格瓦片文件在原始栅格数据中所处的行范围和列范围；
步骤S18，确定对每个层级进行采样时所对应的采样间隔；
步骤S19，绘制瓦片图形；其中，绘制的该瓦片图形即为所述的栅格瓦片文件。
进一步地，在所述低耦合的空间数据处理方法中，在步骤S3中，所述栅格瓦片文件的存储过程包括如下步骤S31～S32：
步骤S31，根据计算所得每个栅格瓦片文件的坐标范围，获取每一个栅格瓦片文件的行号和列号；
步骤S32，按照预设存储路径将获取的该栅格瓦片文件、该栅格瓦片文件的行号和列号进行存储。
再改进地，在所述低耦合的空间数据处理方法中，在步骤S4中，所述栅格空间数据库的创建过程如下步骤S41～S43：
步骤S41，设置栅格空间数据库的库格式；其中，该栅格空间数据库包括元数据表和栅格瓦片文件存储表，栅格瓦片文件存储表的结构字段包括层级、行号、列号和栅格瓦片文件数据；
步骤S42，导入生成的栅格瓦片文件数据，且将生成的每个栅格瓦片文件数据转换成二进制数据流，并写入到元数据表中；
步骤S43，将元数据表中的元数据信息写入到栅格瓦片文件存储表中；其中，元数据信息包括坐标名称、层级、范围、起点坐标和数据名称。
改进地，在所述低耦合的空间数据处理方法中，在步骤S5中，执行栅格瓦片文件检索的过程包括如下步骤S51～S53：
步骤S51，确定栅格瓦片文件内同一坐标系下的任一目标点坐标和层级；
步骤S52，计算该任一目标点所对应栅格瓦片文件的行号和列号；
步骤S53，根据计算所得该栅格瓦片文件的行号、列号和层级，对栅格空间数据库进行记录搜索，并读取到该栅格瓦片文件的图像数据。
再改进地，在所述低耦合的空间数据处理方法中，在步骤S6中，所述自定义矢量空间数据库的创建过程包括如下步骤S61～S63：
步骤S61，建立表结构；其中，每一个矢量数据对应着一张数据表；
步骤S62，将每个矢量数据的属性数据导入到该矢量数据所对应的数据表中；
步骤S63，在每一个数据表内建立存储图像数据的SHAPE文件；其中，每个数据表的名称为图层名称。
进一步改进，在所述低耦合的空间数据处理方法中，在步骤S7之后还包括：将各压缩数据包发送至服务器的操作。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：移动装置，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现述的低耦合的空间数据处理方法。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
首先，该发明中的空间数据处理方法通过对任何带有空间信息的栅格数据均获取其所对应每个栅格瓦片文件的坐标范围和栅格瓦片文件的像素大小，生成栅格瓦片文件且存储生成的该栅格瓦片文件，而针对任何矢量数据则只需要读取其坐标序列和属性字段，就可以创建自定义矢量空间数据库。由于该空间数据处理方法不依赖于特定的底层接口进行数据处理，具有广泛通用性；而且也不针对特定的数据库格式和特定的运行平台，任意数据库都可存储利用该发明中方法所生成的栅格瓦片文件和矢量信息，且都可生成自定义栅格空间数据库和矢量空间数据库，进而表现出很好的低耦合特点；
其次，该发明中的空间数据处理方法针对栅格瓦片文件按照空间数据表做单独存储，即便某一个数据表存储出现了检索错误，也不会影响针对其他栅格瓦片文件的存取和检索；另外，栅格瓦片文件是根据分辨率、层级、范围进行存储，需要的用户可以根据具体需求获取对应的栅格瓦片文件数据，如果某个栅格瓦片文件出现错误或者检索错误，也不会影响其他瓦片的读取；当然，在同一个坐标系下，该发明中的空间数据处理方法还可以对任意范围内的栅格瓦片文件和矢量信息进行按需更新，不会影响该任意范围外的数据记录；而针对解压后出现的数据文件损坏和删除，则可以重新检索数据库中的元文件，进行重新解压和覆盖，以确保数据完整性，从而表现出很强的鲁棒性能。
附图说明
图1为本发明实施例中低耦合的空间数据处理方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例首先提供一种低耦合的空间数据处理方法。参见图1所示，该低耦合的空间数据处理方法，包括如下步骤S1～S7：
步骤S1，对空间数据中的栅格数据进行地图缓存处理，生成多个预设比例尺的栅格瓦片文件；其中，具体到该实施例，栅格瓦片文件的生成过程包括如下步骤S11～S19：
步骤S11，选取目标空间范围的带有坐标信息的原始栅格数据；例如，此处所选取的原始栅格数据为高分辨率影像数据；
步骤S12，确定待生成的每个栅格瓦片文件的像素；在该实施例中，此处将待生成的每个栅格瓦片文件的像素统一设置成256*256像素；
步骤S13，确定栅格瓦片文件的计算原点(X0,Y0)，且令处于同一坐标系下的栅格瓦片文件的位置统一；
步骤S14，根据不同的预设比例尺，分别设置每个预设比例尺所对应的层级以及每个栅格瓦片文件的像素所代表的距离；例如，在该实施例中：预设比例尺(scale)、层级(level)和每个栅格瓦片文件像素所代表距离(resolution)之间的对应设置情况如下：
level scale resolution
0 1024000 0.0024365680699702068
1 512000 0.0012182840349851034
2 256000 0.00060914201749255169
3 128000 0.00030457100874627585
4 64000 0.00015228550437313792
5 32000 7.6142752186568962e-005
6 25600 6.0914201749255174e-005
… … …
步骤S15，通过查看文件属性，获取原始栅格数据的数据范围和像素矩阵，并计算每个像素的代表距离；其中，假设经查看文件属性，获取到的原始栅格数据的数据范围为(X0,min,X0,max,Y0,min,Y0,max)，该原始栅格数据的像素矩阵为(行Nrow*列Ncol)；每个像素的代表距离标记为Resolution0，该原始栅格数据的像素矩阵的行数标记为Nrow，该原始栅格数据的像素矩阵的列数标记为Ncol：
Resolution0＝(X0,max-X0,min)/Ncol；
步骤S16，计算每个层级下所对应栅格瓦片文件总数量和每个栅格瓦片文件的坐标范围；其中，任一层级下所对应栅格瓦片文件总数量标记为Num，该任一层级下的栅格瓦片文件的坐标范围标记为(EXmin,EXmax,EYmin,EYmax)：
NRmin＝(Y0,min-Y0)/(resolution*256)；
NRmax＝(Y0,max-Y0)/(resolution*256)；
NCmin＝(X0,min-X0)/(resolution*256)；
NCmax＝(X0,max-X0)/(resolution*256)；
Num＝(NRmax-NRmin)*(NCmax-NCmin)；
EXmin＝m*(resolution*256)；
EXmax＝m*(resolution*256)+(resolution*256)；
EYmin＝n*(resolution*256)；
EYmax＝n*(resolution*256)+(resolution*256)；
NCmin<m<NCmax；NRmin<n<NRmax；
步骤S17，计算每个栅格瓦片文件在原始栅格数据中所处的行范围和列范围；其中，假设任一个栅格瓦片文件在原始栅格数据中所处的行范围和列范围标记为(Rmin,Rmax,Cmin,Cmax)；
Rmin＝(EYmin-y0)/Resolution0；
Rmax＝(EYmax-yp)/Resolution0；
Cmin＝(EXmin-X0)/Resolution0；
Cmax＝(EXmax-X0)/Resolution0；
步骤S18，确定对每个层级进行采样时所对应的采样间隔；其中，针对每个层级的采样间隔设置情况如下：
RH＝(Rmax-Rmin)/256；
CH＝(Cmax-Cmin)/256；
步骤S19，绘制瓦片图形；其中，绘制的该瓦片图形即为所述的栅格瓦片文件；该瓦片文件为有RBG颜色通道的png图片，每个像素值为RGB值：
R(i,j)＝R0(ri,ci)；
G(i,j)＝G0(ri,ci)；
B(i,j)＝B0(ri,ci)；
ri＝Rmin+RH*j；
ci＝Cmin+CH*j；
0<i<256，0<j<256，G0为原始栅格数据的像素；
步骤S2，按照分层分幅方式分别对生成的各栅格瓦片文件做索引处理，且将每一个栅格瓦片文件逐一映射到对应的空间数据表中，并得到对应该空间数据表的元数据表；其中，空间数据表内的每一条记录对应着一个栅格瓦片文件，元数据表内记载有与其对应的空间数据表的元数据信息；
步骤S3，对生成的所有栅格瓦片文件进行存储处理；其中，在该实施例中，栅格瓦片文件的存储过程包括如下步骤S31～S32：
步骤S31，根据计算所得每个栅格瓦片文件的坐标范围，获取每一个栅格瓦片文件的行号和列号；
步骤S32，按照预设存储路径将获取的该栅格瓦片文件、该栅格瓦片文件的行号和列号进行存储；例如，此处的预设存储路径为“层级/行号/”+“列号”+“.png”；
步骤S4，根据空间数据表和对应该空间数据表的元数据表，创建栅格空间数据库；其中，此处的栅格空间数据库的创建过程如下步骤S41～S43：
步骤S41，设置栅格空间数据库的库格式；其中，该栅格空间数据库包括元数据表和栅格瓦片文件存储表，栅格瓦片文件存储表的结构字段包括层级、行号、列号和栅格瓦片文件数据；
步骤S42，导入生成的栅格瓦片文件数据，且将生成的每个栅格瓦片文件数据转换成二进制数据流，并写入到元数据表中；
步骤S43，将元数据表中的元数据信息写入到栅格瓦片文件存储表中；其中，元数据信息包括坐标名称、层级、范围、起点坐标和数据名称；
步骤S5，执行栅格瓦片文件检索；其中，在该实施例中，栅格瓦片文件检索的过程包括如下步骤S51～S53：
步骤S51，确定栅格瓦片文件内同一坐标系下的任一目标点坐标和层级；例如，此处所确定的该任一目标点A的坐标为(x,y)，该任一目标点A的层级标记为level；
步骤S52，计算该任一目标点所对应栅格瓦片文件的行号和列号；其中，具体到上述的该任一目标点A，目标点A所对应栅格瓦片文件的行号标记为R，目标点A所对应栅格瓦片文件的列号标记为C：
R＝(Y-Y0)/256*Resolution；
C＝(X-X0)/256*Resolution；
步骤S53，根据计算所得该栅格瓦片文件的行号、列号和层级，对栅格空间数据库进行记录搜索，并读取到该栅格瓦片文件的图像数据；
步骤S6，针对空间数据中的矢量数据创建自定义矢量空间数据库；其中，自定义矢量空间数据库的创建过程包括如下步骤S61～S63：
步骤S61，建立表结构；其中，每一个矢量数据对应着一张数据表；
步骤S62，将每个矢量数据的属性数据导入到该矢量数据所对应的数据表中；
步骤S63，在每一个数据表内建立存储图像数据的SHAPE文件；其中，每个数据表的名称为图层名称；
步骤S7，将栅格空间数据库和自定义矢量空间数据库内的数据分别进行压缩处理，得到可解析的压缩数据包。
当然，还可以根据需要，在执行完毕步骤S7之后，将各压缩数据包发送至服务器。
另外，该实施例还提供一种移动装置。具体地，该实施例的移动装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述的低耦合的空间数据处理方法。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，对空间数据中的栅格数据进行地图缓存处理，生成多个预设比例尺的栅格瓦片文件；
步骤S2，按照分层分幅方式分别对生成的各栅格瓦片文件做索引处理，且将每一个栅格瓦片文件逐一映射到对应的空间数据表中，并得到对应该空间数据表的元数据表；其中，空间数据表内的每一条记录对应着一个栅格瓦片文件，元数据表内记载有与其对应的空间数据表的元数据信息；
步骤S3，对生成的所有栅格瓦片文件进行存储处理；
步骤S4，根据空间数据表和对应该空间数据表的元数据表，创建栅格空间数据库；
步骤S5，执行栅格瓦片文件检索；
步骤S6，针对空间数据中的矢量数据创建自定义矢量空间数据库；
步骤S7，将栅格空间数据库和自定义矢量空间数据库内的数据分别进行压缩处理，得到可解析的压缩数据包。
2.根据权利要求1所述的低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，在步骤S1中，所述栅格瓦片文件的生成过程包括如下步骤S11～S19：
步骤S11，选取目标空间范围的带有坐标信息的原始栅格数据；
步骤S12，确定待生成的每个栅格瓦片文件的像素；
步骤S13，确定栅格瓦片文件的计算原点，且令处于同一坐标系下的栅格瓦片文件的位置统一；
步骤S14，根据不同的预设比例尺，分别设置每个预设比例尺所对应的层级以及每个栅格瓦片文件的像素所代表的距离；
步骤S15，通过查看文件属性，获取原始栅格数据的数据范围和像素矩阵，并计算每个像素的代表距离；
步骤S16，计算每个层级下所对应栅格瓦片文件总数量和每个栅格瓦片文件的坐标范围；
步骤S17，计算每个栅格瓦片文件在原始栅格数据中所处的行范围和列范围；
步骤S18，确定对每个层级进行采样时所对应的采样间隔；
步骤S19，绘制瓦片图形；其中，绘制的该瓦片图形即为所述的栅格瓦片文件。
3.根据权利要求2所述的低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述栅格瓦片文件的存储过程包括如下步骤S31～S32：
步骤S31，根据计算所得每个栅格瓦片文件的坐标范围，获取每一个栅格瓦片文件的行号和列号；
步骤S32，按照预设存储路径将获取的该栅格瓦片文件、该栅格瓦片文件的行号和列号进行存储。
4.根据权利要求1所述的低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，在步骤S4中，所述栅格空间数据库的创建过程如下步骤S41～S43：
步骤S41，设置栅格空间数据库的库格式；其中，该栅格空间数据库包括元数据表和栅格瓦片文件存储表，栅格瓦片文件存储表的结构字段包括层级、行号、列号和栅格瓦片文件数据；
步骤S42，导入生成的栅格瓦片文件数据，且将生成的每个栅格瓦片文件数据转换成二进制数据流，并写入到元数据表中；
步骤S43，将元数据表中的元数据信息写入到栅格瓦片文件存储表中；其中，元数据信息包括坐标名称、层级、范围、起点坐标和数据名称。
5.根据权利要求1所述的低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，在步骤S5中，执行栅格瓦片文件检索的过程包括如下步骤S51～S53：
步骤S51，确定栅格瓦片文件内同一坐标系下的任一目标点坐标和层级；
步骤S52，计算该任一目标点所对应栅格瓦片文件的行号和列号；
步骤S53，根据计算所得该栅格瓦片文件的行号、列号和层级，对栅格空间数据库进行记录搜索，并读取到该栅格瓦片文件的图像数据。
6.根据权利要求1所述的低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，在步骤S6中，所述自定义矢量空间数据库的创建过程包括如下步骤S61～S63：
步骤S61，建立表结构；其中，每一个矢量数据对应着一张数据表；
步骤S62，将每个矢量数据的属性数据导入到该矢量数据所对应的数据表中；
步骤S63，在每一个数据表内建立存储图像数据的SHAPE文件；其中，每个数据表的名称为图层名称。
7.根据权利要求1～6任一项所述的低耦合的空间数据处理方法，其特征在于，在步骤S7之后还包括：将各压缩数据包发送至服务器的操作。
8.移动装置，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如权利要求1～7中任一项所述的低耦合的空间数据处理方法。
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