CN106844537A - 一种时空地图瓦片数据的组织管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时空地图瓦片数据的组织管理方法，其包括设置或读取原始影像参数信息，包括金字塔模型中瓦片层级、起始行号、起始列号、终止行号、终止列号、拍摄时间、空间范围、比例尺、地图输出格式、切图起终点坐标、版本信息；对金字塔模型中每层影像进行校正；以瓦片层级、拍摄时间和空间范围作为索引建立数据库模型；将每层瓦片的参数信息对应存储并建立时间节点镜像版本。本发明扩展及优化现有裁图工具的裁图方案和数据结构，构建了时空电子地图生产和增量更新的流程，提高了瓦片生产、更新、发布的工作效率，有效降低了服务器资源消耗成本，减少了冗余数据对大量磁盘空间的需求，兼容国际标准格式及主流瓦片生成工具。

Description

一种时空地图瓦片数据的组织管理方法

技术领域

本发明涉及电子地图技术领域，尤其涉及一种时空地图瓦片数据的组织管理方法。

背景技术

随着对地观测技术的发展和遥感影像数据的累积及精细化，充分挖掘海量影像数据的价值越来越大，用户对电子地图需求越来强烈，然而目前国内外提供时空电子地图服务(国家天地图、ArcGIS Service、Geo Service、SuperMapiService)都是通过多个服务发布不同时刻的影像瓦片数据组合而成的，其也不支持瓦片无缝增量更新，导致存在提供的访问瓦片的历史版本有限，服务器存储大量重复的数据，与业务结合不够紧密等缺陷。

现有技术中，例如专利《多时相瓦片数据集组织和游程编码索引方法》(专利公布号：CN 103034677A)利用瓦片数据集层级、行列号等元数据和游程编码组织方法，实现了多时相瓦片数据集的创建、索引、管理、注册、删除等功能。但是其需要单独填写瓦片元数据，且切片单元的起始位置必须完全相同，不兼容国际标准格式；多个瓦片数据集地图范围不同时，存在地图瓦片数据集之间在某些层级有缝隙；不兼容主流的瓦片生成工具，不支持主流瓦片格式。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种时空地图瓦片数据的组织管理方法，其特征在于，包括步骤:

S1、瓦片生成时，具体包括：

S11，获取地图初始图像，生成或设置地图参数信息，所述参数信息包括金字塔模型中瓦片层级、列、行、拍摄时间、空间范围、比例尺、切片规格、颜色模式、切片服务实例数、版本信息，所述空间范围为时空地图的横坐标X和纵坐标Y形成的坐标序列；

S12、根据每层瓦片层级及比例尺，对金字塔模型中的每层影像范围进行校正；

S13、为参数信息创建数据库索引，所述数据库索引包括瓦片层级、拍摄时间、空间范围；

S14、瓦片数据储存，包括瓦片层级、拍摄时间、空间范围，并建立相应时间节点的镜像版本；

S15、提供访问接口；

还包括S2、瓦片数据更新时，具体有如下步骤：

S21、读取拍摄时间；

S22、查找其前一时刻的的时间节点镜像版本；

S23、根据空间范围、瓦片层级生成当前时刻需更新范围的时间节点镜像版本；

S24、更新数据，生成当前时刻的时间节点镜像版本并储存。

所述方法基于瓦片的时效性、增加了数据信息，空间范围、版本信息，并创造性的以瓦片层级、拍摄时间及空间范围创建索引，提高了通过参数设置进行数据读取和查询时的执行效率，让创建或更新时的裁图工作在准确的基础上更加快捷，且支持主流瓦片国际标准格式，不必以特定的行、列、层模式更新。

在本发明的一优选方式中，所述步骤S2中对时空地图进行校正，存在多个瓦片数据集地图空间范围不同时，根据所述不同影像的比例尺，确定所述不同影像在金字塔模型中所属的瓦片层级，将影像的空间范围按所在层级的瓦片规格划分为一块或一块以上瓦片，空间范围的边界连线所在区域若不包含一块完整瓦片，则以最新时相的瓦片层级的瓦片边缘延伸扩展成完整瓦片。该方法保证了金字塔瓦块模型中各瓦片层级之间的逻辑关系，使相邻瓦块元素平滑过渡，有效的去除了校正前由于瓦片层级间简单合并，而在边缘处形成边界空隙的问题，且校正时不必从相同的起始坐标开始，可以根据需要任意选择。

在本发明的一优选方式中，所述步骤S2中，瓦片数据更新时的范围为设定的空间范围，即时空地图的任意横坐标X和任意纵坐标Y形成的坐标序列作为更新范围的各拐点并依次相连形成的封闭区域。实现了瓦片数据更新的灵活性，在更新时不必进行整幅地图更新，而仅需局部范围内进行更新，即每次需要更新范围的起始坐标不局限为同一坐标，减少了大量冗余数据。且横坐标X和纵坐标Y均为国际通用的地理坐标，使该瓦片数据支持主流瓦片工具，克服了需要依据特定的规则单独填写瓦块的行列数据的缺点。

在本发明的一优选方式中，瓦片数据更新时的范围设定为一个或多个空间范围，每个空间范围的各拐点依次直线连接，形成一个或多个多边形区域同时进行更新。该方法允许当更新区域为不同封闭范围时可以进行同时更新，且直线连接可使更新区域较小，减少冗余数据。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明瓦片数据的组织管理方法原理图；

图2是本发明瓦片数据校正时根据不同分辨率确定层级进行合并的示意图；

图3是本发明校正时解决边界缝隙示意图；

图4是本发明瓦片数据更新流程图；

图5是本发明瓦片数据可多范围同时更新的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种时空地图瓦片数据的组织管理方法，如图1所示，包括获取地图初始图像，生成或设置地图参数信息，所述参数信息包括金字塔模型中瓦片层级、起始行号、起始列号、终止行号、终止列号、拍摄时间、空间范围、比例尺、切片规格、颜色模式、切片服务实例数、版本信息，所述空间范围为时空地图的横坐标X和纵坐标Y形成的坐标序列。

地图切图方式：本实施例采取墨卡托投影，截取了纬度(约85.0511°S,约85.0511°N)之间部分的地球，使得投影后的平面地图水平方向和垂直方向长度相等。将墨卡托投影地图的左上角作为瓦片坐标系起点，往左方向为X轴，X轴与北纬85.0511°重合且方向向左；往下方向为Y轴，Y轴与东经180°(亦为西经180°)重合且方向向下。瓦片坐标最小等级为0级，此时平面地图是一个像素为256*256的瓦片。在某一瓦片层级Level下，瓦片坐标的X轴和Y轴各有2^Level个瓦片编号，瓦片地图上的瓦片总数为2^Level*2^Level。一幅地图由4^n个像素256*256的正方形组成，n为不小于0的整数，为瓦片层级。例如：第0级为4^0个，即该层级地图由一张256*256瓦片表示。第n级世界地图应由(4^n)*4张256*256瓦片组成，也就是将地图上一瓦片层级(n-1层)的每张瓦片等分成4块256*256图片。

表1.瓦片版本元数据表

表2.瓦片层级元数据表

如图2所示，存在多个瓦片数据集地图空间范围不同时，根据所述不同影像的比例尺，确定所述不同影像在金字塔模型中所属的瓦片层级，将影像的空间范围按所在层级的瓦片规格划分为一块或一块以上瓦片，空间范围的边界连线所在区域若不包含一块完整瓦片，则以最新时相的瓦片层级的瓦片边缘延伸扩展成完整瓦片。如图2所示，预先设定比例尺分别为a、b、c的某时相的图像A、B、C对应相应图片层级1、2、3，另一时相的某图像D比例尺为b,图像B与D属于同一图片层级，将图像B与图像D的图像进行整合，校正空间范围如图3所示的多边形封闭区域，将该多边形区域形成的空间范围按所在层级2的瓦片规格划分为一块或一块以上瓦片，由于图像D拍摄时间在图像B之后，因此校正时对空间范围边界连线所在的瓦片，则以图像D瓦片层级的瓦片边缘延伸扩展成完整瓦片，所校正范围如图3阴影部分所示。之后对层级1和3的图像A和图像C进行相应的校正，以此消除瓦片数据集间在某些层级有缝隙的技术问题。校正完毕后，以瓦片层级、拍摄时间、空间范围作为数据库索引，最后进行瓦片数据储存，包括瓦片层级、拍摄时间、空间范围，并建立相应时间的镜像版本。历史瓦片元数据库采用SQLite数据库，一个服务对应一个SQLite数据库，存储在服务瓦片文件夹根目录下，并提供访问接口。

图4展示了瓦片数据更新过程，其包括：读取最新载入图片的拍摄时间或手工设置新地图生成的时间；查找其前一时刻的的时间节点镜像版本，所述时间节点镜像版本为储存在数据库中最接近本次更新时间的镜像版本，包括图像层级、版本信息；根据空间范围、瓦片层级生成当前时刻需要替换范围的时间节点镜像版本；更新数据，将当前时刻的时间节点镜像版本并储存，在本实施例中，具体为：根据索引查找到前一时刻的时间节点镜像版本，在该版本中，设定需要更新的空间范围，如图5所示，即时空地图的横坐标X和纵坐标Y形成的坐标序列作为更新范围的各拐点并依次相连形成的两个多边形区域E、F，其中E由拐点4、拐点5、拐点6、拐点7、拐点8依次相连形成封闭区域，F由拐点9、拐点10、拐点11依次相连形成封闭区域；所述横坐标和纵坐标包括像素坐标、经纬度坐标、瓦片坐标，所述坐标之间的换算公式为：

经纬度坐标(lng,lat)转瓦片坐标(tileX，tileY)：

其中n为瓦片层级,取值为不小于0的整数；

经纬度坐标(lng,lat)转像素坐标(pixelX,pixelY)：

其中n为瓦片层级,取值为不小于0的整数；

瓦片(tileX，tileY)的像素坐标(pixelX,pixelY)转经纬度坐标(lng,lat):

其中n为瓦片层级,取值为不小于0的整数；

将当前时刻和瓦片层级以及需最新图像中相应的空间范围生成当前时刻需更新的时间节点镜像版本，用该版本中的空间范围替换掉前一时刻的时间节点镜像版本中需要更新的空间范围，即一个或多个封闭区域，并进行校正，即将各更新区域轮廓连线上的瓦片都替换为当前时刻需更新范围的时间节点镜像版本的瓦片，对变更区域进行逐层更新完毕，加入版本信息后，同时生成包括瓦片层级、空间范围、拍摄时间的最新镜像版本进行储存。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种时空地图瓦片数据的组织管理方法，其特征在于，包括步骤:

S1、生成瓦片，具体包括：

S11、获取地图初始图像，生成或设置地图参数信息，所述参数信息包括金字塔模型中瓦片层级、列、行、拍摄时间、空间范围、比例尺、切片规格、颜色模式、版本信息，所述空间范围为时空地图的横坐标X和纵坐标Y形成的坐标序列，不同层级对应不同的比例尺；

S12、根据每层瓦片层级及比例尺，对金字塔模型中的每层影像范围进行校正；

S13、为参数信息创建数据库索引，所述数据库索引包括瓦片层级、拍摄时间、空间范围；

S14、储存瓦片数据和索引数据，包括瓦片层级、拍摄时间、空间范围，并建立相应时间节点的镜像版本；

S15、提供访问接口；

还包括S2，瓦片数据更新步骤，具体为：

S21、读取拍摄时间；

S22、查找其前一时刻的时间节点镜像版本；

S23、根据空间范围、瓦片层级生成当前时刻需更新范围的时间节点镜像版本；

S24、更新数据，生成当前时刻的时间节点镜像版本并储存。

2.根据权利要求1所述的时空地图瓦片数据的组织管理方法，其特征在于，所述步骤S12中对时空地图进行校正，存在多个瓦片数据集地图空间范围不同时，根据所述不同影像的比例尺，确定所述不同影像在金字塔模型中所属的瓦片层级，将影像的空间范围按所在层级的瓦片规格划分为一块或一块以上瓦片，空间范围的边界连线所在区域若不包含一块完整瓦片，则以最新时相的瓦片层级的瓦片边缘延伸扩展成完整瓦片。

3.根据权利要求1所述的时空地图瓦片数据的组织管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，瓦片数据更新时的范围为设定的空间范围，即时空地图的任意横坐标X和任意纵坐标Y形成的坐标序列作为更新范围的各拐点并依次相连形成的封闭区域。

4.根据权利要求3所述的时空地图瓦片数据的组织管理方法，其特征在于，瓦片数据更新时的范围设定为一个或多个空间范围，每个空间范围的各拐点依次直线连接，形成一个或多个多边形区域同时进行更新。