CN115934705A - 基于全域空间立体剖分的空间目标索引、查询方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于全域空间立体剖分的空间目标索引、查询方法及设备，提供了能够支持全域空间，实现全域时空数据统一、高效、可扩展的空间目标索引和查询。从全域空间数据中获取时空数据。将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格的位置描述信息和时间编码，组成时空数据对应的网格码。将网格码、时间码以及网格属性数据组成索引条目，将时空数据组织成一个多维索引表，将多维索引表序列化为一对一的映射关系的数据索引表，基于数据索引表对所述全域空间数据进行存储，得到索引数据库；值为对应的空间大数据索引存储信息的索引路径。根据建立的索引数据库，进行时空数据查询。

Description

基于全域空间立体剖分的空间目标索引、查询方法及设备

技术领域

本发明涉及全域空间数据处理技术领域，具体涉及基于全域空间立体剖分的空间目标索引、查询方法及设备。

背景技术

大数据时代下针对覆盖陆、海、空、天、地下、水下全域空间的很多应用场景都产生一些具有时间和空间维度的数据，例如，飞机、船只、山水林田湖草矿、城市建筑、室内机房、机房中各种设备的管理、能量的产生分布及预测所产生的数据，这些具有时间和空间维度的数据可称为时空数据。

为了对时空数据进行管理，应运而生出了时空数据库。时空数据库是一种可以存储时空数据，并能处理数据对象的时间和空间属性的数据库。但是，随着时空数据多源性的增加，时空数据库面临着如何统一组织管理各种时空数据的挑战。

随着时空数据的急剧增长，考虑时空数据多源异构的特点，针对海量时空数据的查询提出了一系列的解决方法，比如采用R树和倒排表相结合的索引结构。然而R树索引在大数据量的情况下，查询的效率不高，倒排表索引采用的是基于关键字为主键的索引方法。

针对全域空间的多源、异构、海量时空数据的特点，在已有基于网格索引与多级剖分三维网格模型实现数据查询的基础上，需要考虑更为高效、灵活地时空数据索引方法。

因时空数据多源、异构、海量的特点，系统对基础数据要求高，数据获取难度大。现有各系统中的数据关联能力弱，不易进行时空数据关联。

因此目前缺少一种将多源、异构、海量全域空间数据进行有效关联的索引和查询方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基于全域空间立体剖分的空间目标索引、查询方法及设备，提供了能够支持全域空间，实现全域时空数据统一、高效、可扩展的空间目标索引方法。根据建立的空间目标索引方法，实现针对不同空间范围的数据查询。

为达到上述目的，本发明提供了基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，包括如下步骤：

步骤1：从全域空间数据中获取时空数据，时空数据包含空间几何对象位置和时间信息。

将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格的位置描述信息和时间编码，组成时空数据对应的网格码。

步骤2：将网格码以及网格属性数据组成索引条目，将时空数据组织成一个多维索引表，多维索引表的第一维采用网格码为行主键进行排序；第二维为属性组，一个属性组是包含多属性列的集合，一个属性组中的属性相类似；第三维即属性列，一个属性组中属性列的个数不受限制，属性列的命名方式采用“属性组：属性列”的方式。

步骤3：将多维索引表序列化为一对一的映射关系的数据索引表，数据索引表采用键-值的形式实现，其中键的表示形式为网格码+网格属性组合结构；值为对应的空间大数据索引存储信息的索引路径。

基于数据索引表对全域空间数据进行存储，得到索引数据库。

进一步地，全域空间数据至少包括地质数据，地质数据至少包括：地质调查的工程地质、水文地质、城市地质、农业地质、灾害地质、环境地质数据；空间几何对象包括山、水、林、田、湖、草以及矿产。

进一步地，从全域空间数据中获取时空数据之前，还包括对全域空间数据进行数据预处理，具体过程如下：

S101：全域空间数据包括现有数据库管理的数据、遥感图像数据、地质数据、地理信息数据以及环境信息数据，从全域空间数据中提取元数据。

对于现有数据库管理的数据，其元数据包括地理坐标、分辨率、浏览图、原始图像大小以及存储位置。

对于遥感图像数据，其元数据包括地理坐标、分辨率、图像大小、色深、成像时间、卫星数据以及浏览图。

对于地质数据、地理信息数据以及环境信息数据，其元数据包括地理坐标、分辨率/比例尺、数据时间以及数据来源。

S102：判断元数据的数据坐标系是否为CGCS2000，并将非CGCS2000坐标系信息转换为CGCS2000坐标系信息。

S103：判断每一类数据文件格式是否为标准格式，将非标准格式数据转换为标准格式。

S104：遵照数据库设计的接口规范，将各类元数据编目归档，完成针对全域空间数据的预处理。

进一步地，将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格的位置描述信息和时间编码，组成时空数据对应的网格码，具体为：

根据预设的网格剖分编码标准以及网格剖分层级，将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格在网格剖分体系中的位置描述信息；位置描述信息包括目标网格在网格剖分体系中的纵轴编码、横轴编码和高程编码。

按照网格剖分体系中的时间编码规范，对时空数据中的时间信息进行编码，得到时间编码。

基于目标网格在网格剖分体系中的纵轴编码、横轴编码、高程编码、时间编码，生成时空数据对应的网格码。

进一步地，网格码还包含目标网格的剖分标准信息以及剖分层级信息。

进一步地，随着数据量的增长，数据索引表不断增长，当数据索引表增长到设定大小时，自动一分为二，分别由不同的主机维护，分裂后的表独立增长，再进行分裂，如此反复；构建一个描述子表索引的全局元数据表，负责保存和维护系统中所有子表的索引，快速地找到子表所在主机位置。

本发明还提供了基于全域空间立体剖分的空间目标查询方法，采用上述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法构建索引数据库；然后根据建立的索引数据库，进行时空数据查询。

进一步地，根据建立的索引数据库，进行时空数据查询，具体过程为：

查接收时空数据查询请求，时空数据查询请求中包括待查询空间几何对象的描述信息、指定使用的目标网格剖分标准和目标网格剖分层级。

若指定使用的目标网格剖分标准和目标网格剖分层级存在于全局元数据表中，按照指定使用的目标网格剖分标准以及目标网格剖分层级，根据待查询空间几何对象的描述信息，生成待查询空间几何对象对应的目标网格码。

根据目标网格码从索引数据库中获取待查询空间几何对象对应的时空数据。

本发明还提供了基于全域空间立体剖分的空间目标索引设备，包括存储器、处理器及及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，构建索引数据库并进行存储。

本发明还提供了基于全域空间立体剖分的空间目标查询设备，包括数据库引擎、存储器、处理器及及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，构建索引数据库并进行存储。

数据库引擎接收时空数据查询请求，提供针对索引数据库进行时空数据查询的服务。

有益效果：

1、本发明提供了一种基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，首先从全域空间数据中获取时空数据，将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格的位置描述信息和时间编码，组成时空数据对应的网格码；利用网格码以及网格属性数据组成索引条目，再由索引条目构成索引数据库模型；基于索引数据库模型对全域空间数据进行存储，得到索引数据库，该索引数据库能够支持全域空间，实现全域时空数据统一、高效、可扩展的空间目标索引。

2、本发明提供的一种基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，在构建索引数据库模型过程中，通过对索引表进行序列化处理，使“键”的表示形式为网格索引码+属性组合结构，“值”为对应的空间大数据索引存储信息的索引(路径)，提高了数据索引效率，进一步提高数据查询效率。

3、本发明提供的一种基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，模型构建中会将索引表逐步分裂成子索引表，由于分裂出来的子表被分布在不同的主机上维护，对大表的操作演化成对各子表的操作，处理效率显然高于对整个大表的操作，使时空数据查询更加具有针对性和灵活性。又因为网格索引码行键按照四叉树遍历的Z序排列，彼此间具有位置关联性，即位置相邻网格被尽可能地组织在相同或相邻的子表中，在保证表格行的一致性的同时，保证了数据访问效率。

4、本发明提供的一种基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，采用基于地球剖分网格的空时与时空存储技术，空时存储方式实现重点区域全部数据统一存储以及相同时间段内的数据统一存储，解决了现有海量数据存储效率低下与重点区域应急响应慢的问题。时空存储方式实现在物理存储上分布式存储到多台服务器，以网格码组织数据，数据可以利用网格码快索引到，保证数据存储的时效性。

5、本发明提供的一种基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，在剖分索引数据库中添加数据缓存库，把系统中不经常查询使用的数据缓存到缓存库中，可进一步提高查询速度。

6、本发明提供的一种基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，基于北斗网格码标准的数据编码模型，能够有效弥补原有数据编码不统一和多源数据空间位置描述不一致的不足，具体体现在覆盖陆、海、空、天、地下、水下全域空间、多要素城市地质调查数据信息等；空间网格的划分方式固定，较少受地域的限制，也不受地域变更的影响，因此，可用于时空数据的稳定组织与调用。

7、本发明提供的一种基于全域空间立体剖分的空间目标查询方法，利用所构建的索引数据库，对空间目标进行查询，建立网格码索引数据库，以网格码作为索引表的主键，在对现有系统不推倒、不重来的前提下，形成一个逻辑上基于地球空间位置的剖分索引表。网格码索引系统通过网格和网格码对已编码数据进行管理，实现数据索引和数据索引更新等功能，为多源异构全域空间大数据的网格化快速查询检索提供服务，支撑网格基础计算分析等业务应用。

附图说明

图1为索引表逻辑结构；

图2为数据索引表的分裂示意图；

图3表的序列化示意图；

图4为基于地球剖分网格的空时存储网络架构图；

图5为本发明实施例提供的基于全域空间立体剖分的空间目标查询方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明采用基于网格码为关键字的索引方法，支持全域空间，实现全域时空数据统一、高效、可扩展的空间目标索引方法。根据建立的空间目标索引方法，实现针对不同空间范围的数据查询。

本发明实施例提供的了一种基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，具体过程及内容如下：

步骤1)从全域空间数据中获取时空数据，时空数据包含空间几何对象位置信息和时间信息。

从全域空间的海量数据中，获取包含空间几何对象位置信息和时间信息的时空数据。全域空间包括陆、海、空、天、地下、水下，海量数据只少包括地质数据，地质数据至少包括：地质调查的工程地质、水文地质、城市地质、农业地质、灾害地质、环境地质等数据。针对地质领域的空间几何对象可以包括山、水、林、田、湖、草、矿产等。

另外，在获取时空数据前，可利用数据预处理过程，对数据进行规范化处理。数据的规范化处理是各类数据网格化组织的重要基础，处理内容包括数据编目、元信息提取、坐标转换、格式标准化等，实现海量多源异构数据的标准化、规范化，为地质数据的一体化组织和高效管理奠定技术基础。数据规范化处理流程为：

S101：对于现有数据库管理的数据，导出其地理坐标、分辨率、浏览图、原始图像大小、存储位置等元数据；对于遥感图像数据，提取地理坐标、分辨率、图像大小、色深、成像时间、卫星等元数据，并提取浏览图；对于地理信息数据、环境信息、图像、资料等数据，提取地理坐标、分辨率/比例尺、数据时间、数据来源等元数据；

S102：判断数据坐标系是否为CGCS2000，并将非CGCS2000坐标系信息转换为CGCS2000坐标系信息，生成元数据；

S103：判断每一类数据文件格式是否为标准格式，将非标准格式信息则转换为标准格式；

S104：遵照数据库设计的接口规范，将各类数据编目归档，完成各类数据的预处理。

将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格的位置描述信息和时间编码，组成时空数据对应的网格码。

根据指定使用的网格剖分编码标准以及网格剖分层级，将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格在网格剖分体系中的位置描述，该位置描述信息包括目标网格在网格剖分体系中的纵轴编码、横轴编码和高程编码，并按照网格剖分体系中的时间编码规范，对时空数据中的时间信息进行编码，得到时间编码。网格剖分编码标准可以有多种，比如《GBT 39409-2020北斗网格位置码》、《GBT 40087-2021地球空间网格码规则》。指定使用的网格剖分编码标准以及网格剖分层级可以根据时空数据资源的精度或者用户定义确定网格层级，比如对于山、湖泊、矿定位采用17或18层级，对于林、田定位采用20或21层级，渔船在海上航行，其轨迹定位采用23或者24层级，人的行走轨迹采用28或者29层级。

基于目标网格在网格剖分体系中的纵轴编码、横轴编码、高程编码、时间编码，生成时空数据对应的网格码。网格码能够唯一标识数据，网格码除了包含该网格的定位信息和时间信息，还包含该网格的剖分标准信息以及剖分层级信息。例如，网格码可以为位置网格码和时间码的组合，位置网格码可以为基于GeoSOT-3D剖分模型的网格码，也可以为北斗网格码。

将生成的网格码添加至对应目标数据记录中的网格码字段中，目标数据记录是数据库表中用于存储时空数据的数据记录。

步骤2：将网格码、时间码以及网格属性数据组成索引条目，将所述时空数据组织成一个多维索引表，所述多维索引表的第一维采用网格码为行主键进行排序；第二维为属性组，一个属性组是包含多属性列的集合，一个属性组中的属性相类似；第三维即属性列，一个属性组中属性列的个数不受限制，属性列的命名方式采用“属性组：属性列”的方式。

多维索引表是一个“多维”稀疏矩阵，在逻辑上是一张巨大的索引表。

步骤3：将所述多维索引表序列化为一对一的映射关系的数据索引表，所述数据索引表采用键-值的形式实现，其中键的表示形式为网格码+网格属性组合结构；值为对应的空间大数据索引存储信息的索引路径。

在构建索引数据库模型过程中，通过对索引表进行序列化处理，使“键”的表示形式为网格索引码+属性组合结构，“值”为对应的空间大数据索引存储信息的索引(路径)。模型构建中会将索引表逐步拆分成子索引表，并进行相应存储。网格索引码行键根据位置关系，按照四叉树遍历的Z序排列。

本发明实施例中，构建索引数据库模型的具体过程：

建立网格码索引数据库，以网格码作为索引表的主键，在对现有系统不推倒、不重来的前提下，形成一个逻辑上基于地球空间位置的剖分索引表。网格码索引系统通过网格和网格码对已编码数据进行管理，实现数据索引和数据索引更新等功能，为多源异构全域空间大数据的网格化快速查询检索提供服务，支撑网格基础计算分析等业务应用。

在对现有系统不推倒、不重来的前提下，建立剖分索引表，以剖分编码为索引主键，对各级剖分面片对应的剖分索引数据进行关联。同时在剖分索引数据库中添加数据缓存库，把系统中不经常查询使用的数据缓存到缓存库中，可进一步提高查询速度。

在表模型的稀疏矩阵中，第一维采用网格索引码为行主键进行排序；第二维定义为属性组，一个属性组是包含多属性列的集合，它们一般具有类似的属性，系统在存储和访问表时，都是以属性组为单元组织；第三维即属性列，理论上，一个属性组中属性列的个数不受限制，属性列的命名方式通常采用“属性组：属性列”的方式。图1为索引表逻辑结构图。

数据索引表中索引代码按照四叉树遍历的Z序依次排列，对行的插入、更新、删除等都保持整行的操作，使得行的一致性得到保证。

随着数据量的增长(不断有新数据插入)，数据索引表会不断增长，当该表增长到一定大小时，会自动一分为二，分别由不同的主机维护，分裂后的表可以独立增长，再进行分裂，如此反复。因此数据索引表实际上是以大量“子表”(Tablet)的形式存在，它们具有完全对等的属性，分别维护数据索引表中的部分数据。数据索引表的分裂沿行区间切分，一张表在生长过程中，在一定的行区间被分裂为多个行区间，每一个行区间成为一个新的子表。由于分裂出来的子表被分布在不同的主机上维护，对大表的操作演化成对各子表的操作，处理效率显然高于对整个大表的操作。又因为网格索引码行键按照四叉树遍历的Z序排列，即位置相邻网格被尽可能地组织在相同或相邻的子表中，从而可保证数据访问效率。图2为数据索引表的分裂示意图。

数据的各类属性，如数据类型、几何信息、投影信息、时间信息和存储索引信息等，以属性组的形式保存在数据索引表中。属性组是数据存储和访问控制的基本单元。在大表的生长过程中，对属性列的个数没有限制。新的属性列可以被动态创建，但在创建列前必须保证相应的属性组存在。一个属性列的命名采用“属性组：属性列”的形式。对于表中的每一行，该属性组包含有不定数目的属性列，因此剖分索引表在逻辑上是一个稀疏矩阵。

剖分索引代码、属性组、属性列构成的多维表本质上是一个多对多的映射关系表，为了便于使用，提高索引效率，将其分解为多个一对一的映射关系，这一过程称为大表的序列化。采用“键—值”〈Key，Value〉对的形式实现这一功能，其中“键”的表示形式为网格索引码+属性组合结构，“值”为对应的空间大数据索引存储信息的索引(路径)。例如，下图是子表根据行区间序列化存储的示意图，主键对外保持索引代码的排列顺序以方便分布式检索，对内保证各种属性(本质上也是〈Key，Value〉对)按字典序排列。图3为序列化示意图。

在数据索引表中，索引数据在存储前经过了排序和压缩，各类属性信息都被连接为字符串并按照属性列的字典序排列。某一张表在它的生长过程中会分裂为许多子表，新产生的子表可以被指定到任意主机上维护。通过设计一个描述子表索引的全局元数据表，负责保存和维护系统中所有子表的索引，快速地找到子表所在位置。

步骤4：基于所述数据索引表对所述全域空间数据进行存储，得到索引数据库。

本发明实施例中构建索引数据库模型中的存储过程如下：

采用基于地球剖分网格的空时与时空存储技术，实现重点区域全部数据统一存储以及相同时间段内的数据统一存储，解决了现有海量数据存储效率低下与重点区域应急响应慢的问题。

建立数据统一组织代码使得数据具有共同的数据组织基础，可避免不同部门、不同型号卫星数据采用的数据组织网格不一致问题，同时使得大区域的数据可直接聚合得到。建立数据统一组织代码为：将不同部门得到的数据转化为统一的数据编码，进而运用已经成熟的技术对编码数据进行筛选。

在空时剖分存储体系中，所有进入剖分存储系统中的数据根据其空间区位属性，都能自动按照统一规则生成剖分标识，以数据标识与存储单元网络标识为依据，通过系统内部数据与存储资源的匹配调度，将数据自动分布式的存储到与其空间区域相对应的存储单元中；进而按照不同地域的存储需求进行数据访问、资源调度、迁移备份等存储管理操作。图4示出了基于地球剖分网格的空时存储网络架构图。

而时空存储则是将网格化的数据按照传统的时序存储方式分布式的存储在网络节点中。对数据添加逻辑索引列，在逻辑上以时间属性和空间位置将各类数据分散到不同的空间网格进行统一组织管理，形成在逻辑上以网格码统一组织，并可以按照网格化数据的时间属性，以网格码组织各类数据按时序分布式的存储在不同的服务器，实现在物理存储上分布式存储到多台服务器。以网格码组织数据，数据可以网格码快索引到，保证数据存储的时效性。

本发明另外一个实施例在此基础上提出了一种基于全域空间立体剖分的空间目标查询方法，在采用步骤1)～步骤4)之后，还包括步骤5)，流程如图5所示。

步骤5)根据建立的索引数据库，进行时空数据查询。

查询过程为：接收时空数据查询请求，时空数据查询请求中包括待查询空间几何对象的描述信息、指定使用的目标网格剖分标准和目标网格剖分层级；若指定使用的目标网格剖分标准和目标网格剖分层级存在于元数据表中，按照指定使用的目标网格剖分标准以及目标网格剖分层级，根据待查询空间几何对象的描述信息，生成待查询空间几何对象对应的目标网格码；根据目标网格码从索引数据库中获取待查询空间几何对象对应的时空数据，索引数据库的构建过程如上。

实际应用中，实现网格数据查询服务功能，包括单网格查询、多网格查询、线查询、体查询、手划区域查询、行政区划查询、组合查询等；选择单网格，获取对应的网格码，对网格码进行数据检索查询，通过网格索引表和编码关联索引的设计，获取该网格内的数据信息。选择多网格，获取对应的网格码，对网格码进行数据检索查询，通过网格索引表和编码关联索引的设计，获取该网格群内的数据信息；在地图上手画任意线条，将该线条选定区域覆盖的范围转换成北斗网格集群，从而转换成北斗网格检索，获取选定区域的数据信息；选择网格体，获取对应的北斗剖分网格码，对网格码进行数据检索查询，通过网格索引表和编码关联索引的设计，获取该网格群内的数据信息；在地图上手画任意区域，将选定区域覆盖的范围转换成北斗网格集群，从而转换成北斗网格检索，获取选定区域的数据信息；选择任意行政区域，将选定的行政区域覆盖的范围转换成北斗网格集群，从而转换成网格检索，获取行政区域的数据信息；实现北斗网格与传统关键字组合查询，关键字包括时间查询条件和属性查询条件，属性查询条件有比列尺、分辨率、地名地址、批文编号、单位名称等不同属性。

时空数据的删除和修改过程也类似于数据库查询，可参照数据库查询过程实现。

本发明的另外一个实施例提供了基于全域空间立体剖分的空间目标索引设备，包括存储器、处理器及及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，构建索引数据库并进行存储。

本发明的另外一个实施例通过了基于全域空间立体剖分的空间目标查询设备，包括数据库引擎、存储器、处理器及及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，构建索引数据库并进行存储；数据库引擎接收时空数据查询请求，提供针对索引数据库进行时空数据查询的服务。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (10)

1.基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：从全域空间数据中获取时空数据，时空数据包含空间几何对象位置和时间信息；

将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格的位置描述信息和时间编码，组成所述时空数据对应的网格码；

步骤2：将网格码、时间码以及网格属性数据组成索引条目，将所述时空数据组织成一个多维索引表，所述多维索引表的第一维采用网格码为行主键进行排序；第二维为属性组，一个属性组是包含多属性列的集合，一个属性组中的属性相类似；第三维即属性列，一个属性组中属性列的个数不受限制，属性列的命名方式采用“属性组：属性列”的方式；

步骤3：将所述多维索引表序列化为一对一的映射关系的数据索引表，所述数据索引表采用键-值的形式实现，其中键的表示形式为网格码+网格属性组合结构；值为对应的空间大数据索引存储信息的索引路径；

步骤4：基于所述数据索引表对所述全域空间数据进行存储，得到索引数据库。

2.如权利要求1所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，其特征在于，所述全域空间数据至少包括地质数据，所述地质数据至少包括：地质调查的工程地质、水文地质、城市地质、农业地质、灾害地质、环境地质数据；

所述空间几何对象包括山、水、林、田、湖、草以及矿产。

3.如权利要求1或2所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，其特征在于，所述从全域空间数据中获取时空数据之前，还包括对所述全域空间数据进行数据预处理，具体过程如下：

S101：所述全域空间数据包括现有数据库管理的数据、遥感图像数据、地质数据、地理信息数据以及环境信息数据，从所述全域空间数据中提取元数据；

对于现有数据库管理的数据，其元数据包括地理坐标、分辨率、浏览图、原始图像大小以及存储位置；

对于遥感图像数据，其元数据包括地理坐标、分辨率、图像大小、色深、成像时间、卫星数据以及浏览图；

对于地质数据、地理信息数据以及环境信息数据，其元数据包括地理坐标、分辨率/比例尺、数据时间以及数据来源；

S102：判断元数据的数据坐标系是否为CGCS2000，并将非CGCS2000坐标系信息转换为CGCS2000坐标系信息；

S103：判断每一类数据文件格式是否为标准格式，将非标准格式数据转换为标准格式；

S104：遵照数据库设计的接口规范，将各类元数据编目归档，完成针对全域空间数据的预处理。

4.如权利要求1所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，其特征在于，所述将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格的位置描述信息和时间编码，组成所述时空数据对应的网格码，具体为：

根据预设的网格剖分编码标准以及网格剖分层级，将空间几何对象的位置信息映射于网格剖分体系中的至少一个目标网格，并确定目标网格在网格剖分体系中的位置描述信息；所述位置描述信息包括目标网格在网格剖分体系中的纵轴编码、横轴编码和高程编码；

按照网格剖分体系中的时间编码规范，对时空数据中的时间信息进行编码，得到时间编码；

基于目标网格在网格剖分体系中的纵轴编码、横轴编码、高程编码、时间编码，生成时空数据对应的网格码。

5.如权利要求4所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，其特征在于，所述网格码还包含所述目标网格的剖分标准信息以及剖分层级信息。

6.如权利要求1、2或4所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，其特征在于，随着数据量的增长，所述数据索引表不断增长，当所述数据索引表增长到设定大小时，自动一分为二，分别由不同的主机维护，分裂后的表独立增长，再进行分裂，如此反复；构建一个描述子表索引的全局元数据表，负责保存和维护系统中所有子表的索引，快速地找到子表所在主机位置。

7.基于全域空间立体剖分的空间目标查询方法，其特征在于，采用如权利要求1～6任一所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法构建索引数据库；

然后根据建立的索引数据库，进行时空数据查询。

8.如权利要求7所述的基于全域空间立体剖分的空间目标查询方法，其特征在于，所述根据建立的索引数据库，进行时空数据查询，具体过程为：

查接收时空数据查询请求，时空数据查询请求中包括待查询空间几何对象的描述信息、指定使用的目标网格剖分标准和目标网格剖分层级；

若指定使用的目标网格剖分标准和目标网格剖分层级存在于全局元数据表中，按照指定使用的目标网格剖分标准以及目标网格剖分层级，根据待查询空间几何对象的描述信息，生成待查询空间几何对象对应的目标网格码；

根据目标网格码从索引数据库中获取待查询空间几何对象对应的时空数据。

9.基于全域空间立体剖分的空间目标索引设备，包括存储器、处理器及及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6中任一所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，构建索引数据库并进行存储。

10.基于全域空间立体剖分的空间目标查询设备，包括数据库引擎、存储器、处理器及及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6中任一所述的基于全域空间立体剖分的空间目标索引方法，构建索引数据库并进行存储；

所述数据库引擎接收时空数据查询请求，提供针对所述索引数据库进行时空数据查询的服务。

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