[發明專利]多層次混合的三維空間索引方法

有效

• 申請號: 201210589429.X
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103092926B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 李曉明;朱慶;龔俊;梁守真;周東波;彭大為
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

技術領域

本發明涉及一種地理空間系統技術領域，尤其涉及一種多層次混合的三維空間索引方法。

背景技術

三維GIS中地上與地下數以萬計的建筑物、管線、地質體等三維空間對象不均衡地分布于三維空間中，如何從三維空間中高效地查詢符合指定空間條件的三維空間對象，是傳統二維空間索引技術難以處理的，亟需三維空間索引有效的支持。自Guttma在1984年提出的R樹空間索引方法以來，R樹及其變種得到了廣泛的研究與應用，如R+樹，R*樹和HilbertR樹，以及QR*、LOD-OR等組合索引方法。目前的三維空間索引方法主要包括：對象分割法，主要由層次包圍體來實現；規則分割法，主要包括規則網格、KD樹、KDB樹、BSP樹、八叉樹、R樹等；組合索引技術，即針對不斷出現的新需求，將各種索引技術進行重組和改進，如R+樹、R*樹、LOD-OR樹、CSR樹等，但是每一種空間索引方法都有其優越性、使用范圍和適用對象。由于地上下三維空間數據各類實體在幾何形態、空間分布、空間關系各方面的差異，采用任何一種通用的三維空間索引方法難以兼顧對地上下各類三維空間實體的高效檢索。

三維空間數據的空間分布特征是從整體、全局的角度描述不同類型的三維空間對象在整個城市范圍的分布特征。正是由于三維空間數據不同類型數據幾何形態與空間分布等特征的明顯差異直接導致了其數據結構、語義拓撲關系等各方面的差異，針對三維城市模型數據不同類型數據的空間分布特點以及數據本身的特點，需要選擇不同的三維空間索引方法才能實現高效的三維檢索。因此，針對大規模三維空間數據庫地上下各類三維空間實體一體化檢索的需求，由于建筑模型、地質體模型、管線模型等各種專題模型在幾何形狀與紋理特點、空間分布特點、語義拓撲關系等多方面的明顯差異，如建筑模型具有離散分布，目標形狀各異、尺寸迥異、室內語義拓撲關系復雜的特點，地質體模型具有連續實體描述、空間關系復雜的特點，管線模型具有線性連續分布、但管點和管線段語義拓撲關系明確的特點，由于每種三維空間索引方法都有其適用性和局限性，因此采用一種通用的三維空間索引方法難以滿足所有類型三維模型數據的高效索引。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提供一種兼顧多層次三維空間實體高效索引的多層次混合的多層次混合的三維空間索引方法，包括以下步驟，

步驟一，建立統一的三維空間索引框架；

步驟二，將大范圍城市空間劃分成若干小區域，建立第一層次格網索引；

步驟三，在第一層次格網區域內，對不同類型的三維空間數據建立第二層次多類型混合索引；

步驟四，基于多層次混合的三維空間索引，對三維空間數據庫進行多層查詢檢索。

優選地，所述三維要素數據包括離散分布的地上地下建筑模型、城市小品模型以及植被模型數據，所述地上地下建筑模型、城市小品模型以及植被模型數據采用顧及多細節層次的三維R樹索引改進方法進行數據索引。

優選地，所述三維要素數據包括分層連續分布的地質模型數據，所述地質模型數據采用聚類排序的三維R樹索引改進方法進行數據索引。

優選地，所述三維要素數據包括線性連續分布的管線模型數據，所述管線模型數據采用顧及拓撲關系的三維R樹索引改進方法進行數據索引。

優選地，所述多層查詢檢索包括有以下步驟，

步驟S1：輸入三維空間查詢范圍；

步驟S2：計算該三維空間查詢范圍所涉及的第一層次格網索引的編號；同時將該三維空間查詢范圍放在三維空間查詢范圍集合中，根據最近幾次的三維空間查詢范圍來預測視點的移動趨勢；

步驟S3：計算所涉及的第二層次索引編號，并判斷是否已加載到索引緩存池中，如果已在索引緩存池中，則直接進入S5，否則進入S4；

步驟S4：根據第二層次索引編號，從三維空間數據庫中加載尚未在索引緩存池的第二層次索引數據，放在索引緩存池中；

步驟S5：通過第二層次索引結構，檢索三維空間查詢范圍所涉及的三維要素對象ID以及紋理對象ID集合；

步驟S6：根據預測的視點移動趨勢，計算視點移動所涉及的格網索引編號，并判斷所涉及格網內的第二層次索引數據是否已在索引緩存池中，對于不在索引緩存池中的第二層次索引數據，開啟專門的索引預加載線程進行預加載；

步驟S7：以所述三維要素對象ID集合和紋理對象ID集合為查詢條件，進行三維空間數據庫查詢，并返回結果。

步驟S8：查找結束。