[发明专利]一种基于栅格结构的空间索引建立方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息系统(Geographic Information System，GIS)领域， 特别是涉及一种基于栅格结构的空间索引建立方法和系统。

背景技术

地理信息系统(Geographic Information System或Geo-Information system，GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。用 于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统， 是分析和处理海量地理数据的通用技术。从GIS系统应用角度，它是由计算机 系统、地理数据和用户组成，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分 析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、 交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程 设计和规划、管理决策服务。

随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的 日渐完善，GIS技术也日趋成熟，“数字城市”、“电子地图”等概念的提出 为人们的生活提供了更大的便捷。基于电子地图的特殊性，GIS的主要任务之 一是有效地在后台服务器检索空间数据及快速响应前台不同用户的在线查询 需求，而检索的速度将直接影响到整个系统执行的效率。提高检索速度的主要 方法就是建立高效的空间索引。空间索引是对存储在介质上的某一对象集合中 所有数据位置信息的描述，通过对空间对象集合建立索引，使系统能够快速的 检索出这个对象集合中的某个特定对象。

目前已经有很多学者提出了很多的基于栅格结构的空间索引方法，如四叉 树、R-树、R*-树、Hilbert R-树等。其中R-树是一种经典的目前被广泛应用 的空间索引结构，它是1984年由A.Guttman提出，采用了最小约束矩形(Minimum Bounding Rectangles，简称MBR)法来近似的表示空间对象。R-树是B-树在多 维空间的扩展，因此它具有B-树的很多优点，如自动平衡、空间利用率高、适 合于外存存储等。然而R-树的主要问题是，由于空间对象在建立过程中未进行 分割，即中间节点目录矩形允许且可能重叠，因此在查询的过程中往往存在多 条路径，并且其中的某些路径不包含查找结果，这就影响了查找性能。研究表 明，随着索引空间维数的增加，R-树中间结点目录矩形的重叠迅速增加，这种 结果是我们在实际处理GIS空间信息数据所不希望的。另外，可以预见，随着 索引数据量的增加，树的高度及R-树中间结点目录矩形的重叠均会增加，不仅 查找性能会下降，而且这种下降的速度会高于索引数据量的增加速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于栅格结构的空间索引建立方法和系统。利 用建立的索引底图进行检索，保证了没有搜索重叠区域，提高了检索效率。

为实现本发明的目的而提供的一种基于栅格结构的空间索引建立方法，所 述方法，包括下列步骤：

步骤100.读取矢量图层，获取组成该图层所有矢量要素的要素类型和矢 量要素的要素索引ID；

步骤200.根据所述矢量要素的要素类型和要素索引ID，扫描所述矢量要 素的轮廓，为栅格化所述矢量要素得到该矢量要素的栅格图像做准备；

步骤300.根据所述矢量要素的要素索引ID解析出的RGB颜色分量，填充 所述轮廓，输出矢量图层与图像像素相对应的索引底图。

所述步骤100，包括下列步骤：

步骤110.配置OGR/GDAL库，通过GDAL库获取.shp格式的矢量图层，得到该 矢量图层的图层信息和地理外包信息以建立数据源；

步骤120.根据所述地理外包信息计算世界坐标系向屏幕坐标系的转换公 式，以便使真实地理数据能够全部显示在有限的屏幕内；

步骤130.循环读取该矢量图层中的所有矢量要素得到所述矢量要素的索 引ID。

所述步骤200，包括下列步骤：

步骤210.配置AGG库，定义绘制缓存，设置填充规则；

步骤220.根据定义的AGG绘制缓存，扫描所述矢量要素的轮廓。

所述步骤300，包括：

步骤310.计算填充单元跨段存入绘制缓存；

步骤320.根据所述矢量要素的要素索引ID，解析出RGB颜色分量；