[發(fā)明專利]時間空間混合數(shù)據(jù)結構及其構建方法和系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910199598.0
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101710330A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳根寶;楊忠德
• 申請（專利權）人: 上海九運通用軟件有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)結構及其構建方法和系統(tǒng)，尤其涉及一種時間空間混合的數(shù)據(jù)結構及其構建方法和系統(tǒng)。

背景技術

人類通過地圖感知全局，獲取信息。地圖伴隨著人類社會發(fā)展走過了漫長的歷程，人類使用地理空間信息經(jīng)歷了：古地圖→紙質(zhì)地圖→電子地圖→地理信息系統(tǒng)→空間信息系統(tǒng)→時空信息系統(tǒng)等階段。

近年來，隨著“數(shù)字地球”概念的提出，空間信息技術迅猛發(fā)展。“數(shù)字地球”是以真實地理空間數(shù)據(jù)為基礎，對現(xiàn)實世界進行數(shù)字化，利用計算機技術形成虛擬三維地球。創(chuàng)建“數(shù)字地球”的核心技術主要有地球模型等?！皵?shù)字地球”系統(tǒng)的出現(xiàn)是地理信息系統(tǒng)、空間信息系統(tǒng)發(fā)展的最新階段，以“數(shù)字地球”為平臺進行開發(fā)應用的潛力和前景巨大。

目前，在國內(nèi)外地球空間信息技術領域中已很好地解決了地理空間數(shù)據(jù)結構的設計和應用。在現(xiàn)有空間信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)結構普遍采用四叉樹結構，一個空間信息系統(tǒng)中包括一個整體呈金字塔狀四叉樹結構，四叉樹結構將整個圖形區(qū)域按照四個象限遞歸分割成2n×2n象元陣列，其將一個2×2圖像分解成大小相等的四部分，每一部分又分解成大小相等的四部分，就這樣一直分解下去，一直分解到正方形的大小正好與象元的大小相等為止，即逐步分解為包含單一類型的方形區(qū)域。

如圖1所示，其為現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)的四叉樹結構的單層結構示意圖。節(jié)點10分解成節(jié)點10a、10b、10c、10d四個節(jié)點，其中，每個節(jié)點10a、10b、10c、10d還可繼續(xù)向下分別分解成四個節(jié)點。在四叉樹中，同一層次(深度)的節(jié)點位置信息和空間地理信息具有一一對應的關系，節(jié)點位置表達了地理屬性；節(jié)點在樹中的層次(深度)信息表達了空間數(shù)據(jù)的分辨率信息，和空間數(shù)據(jù)分辨率具有一一對應的關系。換句話說，四叉樹每一層都是地理屬性的復制，層與層之間實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)的不同分辨率的差異性。節(jié)點本身則保存著對應地理位置的對應空間分辨率的影像數(shù)據(jù)塊、高程數(shù)據(jù)塊、矢量數(shù)據(jù)塊和節(jié)點的一些屬性信息。

空間數(shù)據(jù)具有地理屬性和空間分辨率屬性，具有三維的特性，四叉樹結構正好完美且有效地實現(xiàn)了與空間數(shù)據(jù)的這種特征的統(tǒng)一。但是，現(xiàn)有空間信息系統(tǒng)中，每個空間信息系統(tǒng)僅包括一個四叉樹結構，只能展現(xiàn)某一特定時間下的地球空間信息，而隨著人們對“數(shù)字地球”應用需求的提高和信息處理技術的發(fā)展，僅有二維、三維的“數(shù)字地球”系統(tǒng)平臺不能滿足需要有時間屬性的各類應用，例如，有些時候，人們希望通過查詢地圖獲得十年前某一地理位置的名稱，或某一地理位置若干年前的地理狀態(tài)等，這就需要構建具有時間維的時/空信息系統(tǒng)，但現(xiàn)有的空間數(shù)據(jù)結構不能滿足時/空信息系統(tǒng)的需要，因此，對現(xiàn)有“數(shù)字地球”的數(shù)據(jù)結構進行重新設計，在現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)結構中添加時間數(shù)據(jù)，設計一種時間空間混合數(shù)據(jù)結構迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種時間空間混合數(shù)據(jù)結構，以解決現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)結構不能滿足時/空信息系統(tǒng)應用需求的技術問題。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種時間空間混合數(shù)據(jù)結構構建方法，以解決現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)結構不能滿足時/空信息系統(tǒng)發(fā)展需求的技術問題。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種時間空間混合數(shù)據(jù)結構構建系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)結構不能滿足時/空信息系統(tǒng)應用需求的技術問題。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種時間空間混合數(shù)據(jù)結構，包括：若干四叉樹結構和一個時間列表，其中，

時間列表包括若干時間節(jié)點，每一時間節(jié)點對應一四叉樹結構，每一時間節(jié)點按照時間順序排列；

每個四叉樹結構包括若干層，每一層上設置若干空間節(jié)點，每個空間節(jié)點保存著對應地理位置信息。

依照本發(fā)明較佳實施例所述的時間空間混合數(shù)據(jù)結構，該時間空間混合數(shù)據(jù)結構中的時間節(jié)點是以幀結構進行存儲的，空間節(jié)點也是以幀結構進行存儲的，幀結構中包含有文件頭信息、時間信息、空間信息和文件尾信息，文件頭信息、時間信息、空間信息和文件尾信息按照預先設定的規(guī)則分配存儲空間。

本發(fā)明還提供一種時/空信息系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)庫，用于存儲包含權利要求1的時間空間混合數(shù)據(jù)結構；

搜索單元，用于通過時間信息和位置信息從數(shù)據(jù)庫中找到對應的節(jié)點信息。

本發(fā)明還提供一種時/空信息系統(tǒng)中時間空間混合數(shù)據(jù)結構構建方法，包括以下步驟：

(1)定義基本元數(shù)據(jù)結構和基本文件格式的數(shù)據(jù)結構，包括定義地理點，地理矩形，坐標系和柵格文件、矢量文件以及時間空間混合數(shù)據(jù)結構的基本數(shù)據(jù)結構；

(2)導入帶有時間信息的柵格數(shù)據(jù)，提取柵格數(shù)據(jù)中的時間信息，并按照步驟(1)定義的數(shù)據(jù)結構對提取后的柵格數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一交換數(shù)據(jù)格式，生成柵格文件；