[發(fā)明專利]一種基于柵格結(jié)構(gòu)的空間索引建立方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910243478.6
• 申請(qǐng)日: 2009-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN101719154A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙艷偉;董慧;程振林;方金云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F17/30
• 分類號(hào): G06F17/30;G06T11/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地理信息系統(tǒng)(Geographic?Information?System，GIS)領(lǐng)域， 特別是涉及一種基于柵格結(jié)構(gòu)的空間索引建立方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地理信息系統(tǒng)(Geographic?Information?System或Geo-Information system，GIS)有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。用 于采集、存儲(chǔ)、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。從GIS系統(tǒng)應(yīng)用角度，它是由計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，通過對(duì)地理數(shù)據(jù)的集成、存儲(chǔ)、檢索、操作和分 析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源評(píng)價(jià)與管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、 交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識(shí)，為工程 設(shè)計(jì)和規(guī)劃、管理決策服務(wù)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、空間技術(shù)的日新月異及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論的 日漸完善，GIS技術(shù)也日趨成熟，“數(shù)字城市”、“電子地圖”等概念的提出 為人們的生活提供了更大的便捷。基于電子地圖的特殊性，GIS的主要任務(wù)之 一是有效地在后臺(tái)服務(wù)器檢索空間數(shù)據(jù)及快速響應(yīng)前臺(tái)不同用戶的在線查詢 需求，而檢索的速度將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的效率。提高檢索速度的主要 方法就是建立高效的空間索引。空間索引是對(duì)存儲(chǔ)在介質(zhì)上的某一對(duì)象集合中 所有數(shù)據(jù)位置信息的描述，通過對(duì)空間對(duì)象集合建立索引，使系統(tǒng)能夠快速的 檢索出這個(gè)對(duì)象集合中的某個(gè)特定對(duì)象。

目前已經(jīng)有很多學(xué)者提出了很多的基于柵格結(jié)構(gòu)的空間索引方法，如四叉 樹、R-樹、R*-樹、Hilbert?R-樹等。其中R-樹是一種經(jīng)典的目前被廣泛應(yīng)用 的空間索引結(jié)構(gòu)，它是1984年由A.Guttman提出，采用了最小約束矩形(Minimum Bounding?Rectangles，簡(jiǎn)稱MBR)法來近似的表示空間對(duì)象。R-樹是B-樹在多 維空間的擴(kuò)展，因此它具有B-樹的很多優(yōu)點(diǎn)，如自動(dòng)平衡、空間利用率高、適 合于外存存儲(chǔ)等。然而R-樹的主要問題是，由于空間對(duì)象在建立過程中未進(jìn)行 分割，即中間節(jié)點(diǎn)目錄矩形允許且可能重疊，因此在查詢的過程中往往存在多 條路徑，并且其中的某些路徑不包含查找結(jié)果，這就影響了查找性能。研究表 明，隨著索引空間維數(shù)的增加，R-樹中間結(jié)點(diǎn)目錄矩形的重疊迅速增加，這種 結(jié)果是我們?cè)趯?shí)際處理GIS空間信息數(shù)據(jù)所不希望的。另外，可以預(yù)見，隨著 索引數(shù)據(jù)量的增加，樹的高度及R-樹中間結(jié)點(diǎn)目錄矩形的重疊均會(huì)增加，不僅 查找性能會(huì)下降，而且這種下降的速度會(huì)高于索引數(shù)據(jù)量的增加速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于柵格結(jié)構(gòu)的空間索引建立方法和系統(tǒng)。利 用建立的索引底圖進(jìn)行檢索，保證了沒有搜索重疊區(qū)域，提高了檢索效率。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供的一種基于柵格結(jié)構(gòu)的空間索引建立方法，所 述方法，包括下列步驟：

步驟100.讀取矢量圖層，獲取組成該圖層所有矢量要素的要素類型和矢 量要素的要素索引ID；

步驟200.根據(jù)所述矢量要素的要素類型和要素索引ID，掃描所述矢量要 素的輪廓，為柵格化所述矢量要素得到該矢量要素的柵格圖像做準(zhǔn)備；

步驟300.根據(jù)所述矢量要素的要素索引ID解析出的RGB顏色分量，填充 所述輪廓，輸出矢量圖層與圖像像素相對(duì)應(yīng)的索引底圖。

所述步驟100，包括下列步驟：

步驟110.配置OGR/GDAL庫，通過GDAL庫獲取.shp格式的矢量圖層，得到該 矢量圖層的圖層信息和地理外包信息以建立數(shù)據(jù)源；

步驟120.根據(jù)所述地理外包信息計(jì)算世界坐標(biāo)系向屏幕坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換公 式，以便使真實(shí)地理數(shù)據(jù)能夠全部顯示在有限的屏幕內(nèi)；

步驟130.循環(huán)讀取該矢量圖層中的所有矢量要素得到所述矢量要素的索 引ID。

所述步驟200，包括下列步驟：

步驟210.配置AGG庫，定義繪制緩存，設(shè)置填充規(guī)則；

步驟220.根據(jù)定義的AGG繪制緩存，掃描所述矢量要素的輪廓。

所述步驟300，包括：

步驟310.計(jì)算填充單元跨段存入繪制緩存；

步驟320.根據(jù)所述矢量要素的要素索引ID，解析出RGB顏色分量；