[发明专利]一种城市3D建筑数据的云平台数据组织和检索方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据组织和检索技术，尤其是指一种城市3D建筑数据的云平台数据组织和检索方法。

背景技术

随着云计算(cloud computing)技术的快速发展，面向各种应用的公有云、私有云和混合云的计算架构模式已成为人们探索的研究热点之一。

城市建筑信息化是建设数字城市、智慧城市的基础，城市空间信息的数据类型复杂，包括3D模型、各种属性数据、图像等，目前已有的B+树、KD树的检索树在云平台的空间信息检索方面都有一定的局限性。所以，需要建立一些新的方法，用于云平台中的3D建筑数据的有效分布式组织和快速检索。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种高效、可靠的城市3D建筑数据的云平台数据组织和检索方法，能提高3D建筑数据的分布式存储效率，实现并行搜索，提高检索效率。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种城市3D建筑数据的云平台数据组织和检索方法，包括以下步骤：

1)城市3D建筑数据的云平台数据组织：建立四层的云平台架构，包括有云存储层、云平台服务层、应用服务层和应用层，其中，云存储层为最底层，将城市3D建筑数据以分布式方式存储在计算机集群上；云平台服务层为第二层，为云存储层提供数据管理服务，为应用服务层提供支撑服务；应用服务层为第三层，为应用层提供城市3D建筑的各种应用服务计算，包括城市建筑的检索、识别、显示、编辑的应用服务，该层是以API接口的形式为应用层提供服务；第四层为应用层，是各种客户端程序，如移动端的App程序、WEB页面程序、PC客户端应用程序，该层主要调用第三层的API实现各种应用；

2)通过Hadoop的HDFS文件管理和HBase数据库管理，建立3D建筑模型数据和属性数据的存储结构，以及倒排索引表，为海量城市3D建筑数据提供可扩展的分布式存储方法，为云存储层的复杂类型的3D建筑数据提供开放的数据管理方法；

3)城市3D建筑数据检索的准备阶段：在应用服务层上通过Hadoop的MapReduce并行计算框架，建立基于位置的建筑数据快速检索的完全二叉树的KD索引树；

4)城市3D建筑数据检索阶段：在应用服务层上由已知的检索位置和检索区域，通过步骤3)建立的KD索引树和Hadoop的MapReduce并行计算框架，找出与检索区域相交的KD索引树的叶子节点，再通过Hadoop的MapReduce并行计算框架，找出检索区域的所有建筑，再通过倒排索引表，找出检索区域所有建筑的3D模型数据和3D属性数据。

在步骤2)中，将每个城市建筑的数据分为两大类：一类是3D建筑模型数据，是描述建筑形状的非结构化数据；另一类是3D建筑属性数据，包括3D建筑的空间属性和非空间属性，是描述建筑特征的结构化数据；每一个建筑由建筑中心点的经纬度唯一标识，再用Mercator投影将球面坐标的经纬度转化为平面地图的点坐标；城市3D建筑数据的分布式存储组织：两类建筑数据分别存储在四层架构的云存储层上，模型数据以文件形式存储在HDFS的目录中，城市建筑分类由多级目录表示，每个模型文件由URI定位，即通用资源标识符定位；属性数据以可扩展的关系表形式存储在HBase中，每个建筑以唯一的建筑标识Bid为行键，属性数据为列集合；倒排索引表为每个建筑建立模型数据和属性数据的关联关系，倒排索引表的格式为：建筑中心点、建筑标识Bid、建筑目录的URI；通过Hadoop提供的配置和操作，在云平台服务层上管理云存储层中的城市3D建筑数据。

所述3D建筑模型数据是描述建筑形状的非结构化数据，主要包括3D模型文件和对应的纹理文件，如3D建筑模型、3D楼层模型、3D户型模型、模型对应的纹理图；

所述3D建筑属性数据是描述建筑特征的结构化数据，主要包括3D建筑的空间属性和非空间属性，如空间属性是建筑的构造尺寸数据，或是建筑的经度、纬度、海拔高度、比例的几何属性，非空间属性是建筑的名称、面积、层数、所有者、用途、历史的社会或文化属性；

每一个建筑的唯一标识：每一个建筑由建筑中心点的经纬度坐标数据唯一标识，再用Mercator投影将球面坐标的经纬度转化为平面地图的点坐标(X，Y)，城市建筑的地理分布转化为平面坐标系上的不重叠的点集；

城市3D建筑数据的分布式存储组织：在Hadoop云平台下建立以下三类数据的存储组织：一是对应3D建筑模型数据；二是对应3D建筑属性数据；三是对应模型数据和属性数据关联关系的倒排索引表；