[發明專利]關系型和Key-Value型數據庫空間數據索引方法

有效

• 申請號: 201310729418.1
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103714145B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 王勇;張亮;薛思清;廖洪艷;劉珍伶
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

1.一種關系型和Key-Value型數據庫空間數據索引方法，其特征在于：操作步驟如下：

步驟一：將空間矢量數據組織成圖層，根據圖層數據的坐標范圍劃分出索引層和索引網格，每個網格賦予唯一的二維行列編碼和一維編碼,具體為：

（a）空間矢量數據按分類組織成圖層，根據圖層的坐標范圍或圖層所在的參考系的坐標范圍劃分索引層，索引層最多為24層，最上面的為0號索引層，只有1個網格，表示整個坐標范圍，1號索引層有4個網格，是在0號索引層的網格上四等分得到的，以此類推，N號索引層的網格是在N-1號索引層的每個網格上四等分得到的，最底層為23號索引層，有2²³×2²³個網格；

（b）根據索引層上的網格所在的行和列，賦予每個網格唯一的二維行列編碼；

（c）1號索引層的4個網格的二維行列編碼可以變換為一維編碼0、1、2、3，將1號索引層的每個網格繼續四等分，得到2號索引層的網格，其一維編碼由1號索引層的一維編碼附加2號索引層網格0,1,2,3編碼組成，其余索引層的網格都按此規則賦予唯一的一維編碼；

步驟二：遍歷圖層的每個要素，根據要素的圖形計算其與索引網格之間的覆蓋關系，從而獲得要素所屬的索引層和覆蓋的網格，具體為：

①所述的要素記為s，當s為點圖形時，且s在某個網格內，則表示為s覆蓋了該網格，當s為線或面圖形時，且s與某網格相交，則表示為s覆蓋了該網格，s覆蓋的全部網格坐標范圍記為GBR（X1，Y1，X2，Y2），s覆蓋的i號索引層的網格數記為s（i）；

②對于線或多邊形圖層數據中的任一要素ｓ，根據ｓ的外包矩形坐標范圍，從23號索引層開始，或者根據s的尺度特征從小于23的某個索引層開始，逐層向上計算s（i），其中i>0；

③當s（N）=4時，判定ｓ在N號索引層上的必要條件是覆蓋最多4個網格，如果：

4=s（N）>...>s（N-k）=s（N-k-1），（k=1，2，...，N-1），則s在N-k索引層上，否則s在N號索引層上，N最大為23，最小為1；

④對于空間點要素圖層，其全部點的集合構成點云，以點云的平均密度為4的半徑R作為網格參考尺度，可以確定索引層號，然后再逐個確定點在該索引層上所覆蓋的網格；

④記錄s的所屬索引層號、所覆蓋網格和覆蓋的全部網格坐標范圍GBR（X1，Y1，X2，Y2）；

⑤當圖層的全部要素遍歷結束，記下最大索引層號和最小索引層號，作為圖層的有效索引層范圍；

步驟三：將要素所屬的網格的行列編碼作為要素的空間索引編碼存儲在關系型數據庫的圖層索引表中，網格的一維編碼經復合設計后作為Key-Value型數據庫中的圖層索引表的行鍵編碼，其具體為：

1）圖層要素存儲在圖層數據表中，包括要素ID、要素的空間和屬性信息；

2）每個圖層數據表對應一個圖層索引表，關系型數據庫中的圖層索引表存儲要素索引網格的二維行列編碼，Key-Value型數據庫中的圖層索引表將索引網格的行鍵編碼作為行鍵存儲；

3）所有圖層的坐標范圍和有效索引層范圍都存儲在一張圖層元數據表中。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟三中所述的關系型數據庫和Key-Value型數據庫圖層索引表，其結構是：

關系數據庫圖層索引表的字段有要素ID、索引網格的行和列編碼、網格坐標范圍GBR（X1，Y1，X2，Y2），并對它們建立數據庫聯合索引；

Key-Value數據庫圖層索引表的每一行代表唯一的索引網格，包括行鍵編碼、網格的行和列編碼、網格的空間坐標范圍、覆蓋本網格的要素ID集合。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟三中所述的圖層索引表中二維行列編碼和行鍵編碼，其編碼方式為：

關系型數據庫中的圖層索引表存儲的要素索引網格的行和列編碼分別為4字節整數，首字節為網格的索引層號，其余3個字節表示網格的行和列號；

Key-Value型數據庫中的圖層索引表的行鍵為8字節編碼，首字節為索引層號，6個字節存儲索引網格的一維編碼，1個字節保留未用。