[发明专利]一种GKF三维空间数据库的创建和访问方法

权利要求书

1.一种GKF三维空间数据库的创建方法，其特征在于按以下步骤进行：

A1、分析创建数据集的类型，如果是三维模型数据集，执行步骤A2；如果是三维地形数据集，执行步骤A3；如果是倾斜摄影数据集，执行步骤A4；

A2、创建三维模型数据集类型的GKF三维空间数据库，顺序执行A21-A25；

A21、三维模型数据集元数据入库，顺序执行A211-A215；

A211、获取三维模型数据集信息，所述三维模型数据集信息包括版本、UUID、名称、别名、数据制作单位、创建日期、元数据记录数、数据记录数；

A212、获取场景图层列表，所述场景图层列表为图层ID、父图层ID、图层名称元组列表；

A213、获取三维模型信息，所述三维模型信息包括名称、中心点位置、偏转和缩放值、包围盒最小点、包围盒最大点、所属图层ID、LOD数据；所述LOD数据为LOD级别,minDistance,maxDistance的元组列表；

A214、创建32字节的GKXHeader，写入GKX文件；所述GKXHeader包括GKF文件标识符、GKF版本、GKF数据集类型、GKF元数据记录数、GKF数据记录数、GKX索引文件压缩后长度、GKX索引文件原始长度和保留字段共8个字段；创建时，GKF文件标识符填充为0x4B4F4547，GKF数据集类型填充为GKF_DATASET，所述GKF_DATASET值为0x1；

A215、将A211-A213三个步骤获得的3条元数据使用AES加密算法，形成三条元数据记录；元数据记录写入GKX文件，加密数据写入GKF文件；

A22、三维模型几何数据入库，获得需要入库的所有模型列表，对每个模型执行A221-A222；

A221、获取该模型的名称、渲染选项、顶点列表、顶点法线列表、第一套纹理坐标T0、第二套纹理坐标T1、使用的纹理名称，形成二进制格式的几何数据，并使用异或加密算法，生成加密的二进制几何数据，使用ZIP算法压缩存储，记录压缩前原始长度和压缩后长度，形成压缩加密的二进制模型数据；所述渲染选项包括是否透明、是否含有光照纹理、是否双面显示、水效和玻璃材质选项；

A222、创建压缩加密的二进制模型数据对应的数据记录，写入GKX文件，将压缩加密的二进制模型数据顺序写入GKF文件；

A23、三维模型纹理数据入库，获得需要入库的所有纹理列表，对每个纹理执行A231-A232；

A231、获取该纹理二进制格式数据，并使用异或加密算法，生成加密的二进制纹理数据，使用ZIP算法压缩存储，记录压缩前原始长度和压缩后长度，形成压缩加密的二进制纹理数据；所述纹理二进制格式为DDS格式，支持DXT1、DXT3、DXT5；

A232、创建压缩加密的二进制纹理数据对应的数据记录，写入GKX文件，将压缩加密的二进制纹理数据顺序写入GKF文件；

A24、三维模型属性数据入库；

获得需要入库的所有要素列表，对每一个要素，生成属性数据，将属性数据记录写入GKX文件，将属性数据写入GKF文件；

A25、GKX数据记录入库；

对GKX文件中的元数据记录和数据记录，使用ZIP算法压缩存储，并更新压缩前原始长度和压缩后长度；

A3、创建三维地形数据集的GKF三维地形数据库，顺序执行A31-A33；

A31、三维地形数据集元数据入库；顺序执行A311-A313：

A311、获取三维地形数据集信息，所述三维地形数据集信息包括包括版本、UUID、名称、别名、数据制作单位、创建日期、元数据记录数、数据记录数、根瓦片名称、中心点位置、偏转和缩放值、包围盒最小点、包围盒最大点；

A312、创建32字节的GKXHeader，写入GKX文件；所述GKXHeader包括GKF文件标识符、GKF版本、GKF数据集类型、GKF元数据记录数、GKF数据记录数、GKX索引文件压缩后长度、GKX索引文件原始长度和保留字段共8个字段；创建时，GKF文件标识符填充为0x4B4F4547，GKF数据集类型填充为GKF_TILESET，所述GKF_TILESET值为0x2；

A313、将A311步骤获得的三维地形数据集的数据集信息使用AES加密算法进行加密，形成一条元数据记录；元数据记录写入GKX文件，加密数据写入GKF文件；

A32、三维地形瓦片数据入库，需要获得需要入库的所有三维地形瓦片列表，对每个三维地形瓦片执行A321-A322；

A321、获取该三维地形瓦片的名称、LOD信息、高程数据、纹理数据，形成二进制格式的三维地形瓦片数据，并使用异或加密算法，生成加密的二进制三维地形瓦片数据，使用ZIP算法压缩存储，记录压缩前原始长度和压缩后长度，形成压缩加密的二进制三维地形瓦片数据；

A322、创建压缩加密的二进制三维地形瓦片数据对应的数据记录，写入GKX文件，将压缩加密的二进制三维地形瓦片数据顺序写入GKF文件；

A33、GKX数据记录入库；

对GKX文件中的元数据记录和数据记录，使用ZIP算法压缩存储，并记录压缩前原始长度和压缩后长度；

A4、创建倾斜摄影模型数据集的GKF倾斜摄影模型数据库，顺序执行A41-A43；

A41、倾斜摄影模型数据集元数据入库，顺序执行A411-A414：

A411、获取倾斜摄影模型数据集信息，所述倾斜摄影模型数据集信息包括版本、UUID、名称、别名、数据制作单位、创建日期、元数据记录数、数据记录数、中心点位置、偏转和缩放值、包围盒最小点围盒最大点、采集时间、采集平台、建模平台、影像地面分辨率、成图比例尺、飞行高度、正射航向重叠度、正射旁向重叠度、精度评定日期、精度评定点数、精度评定X方向中误差、精度评定Y方向中误差、精度评定高程中误差、成果金字塔层级、成果最精细层模型的X方向分辨率、成果最精细层模型的Y方向分辨率；

A412、获取倾斜摄影模型数据集的根瓦片名称列表；

A413、创建32字节的GKXHeader，写入GKX文件；所述GKXHeader包括GKF文件标识符、GKF版本、GKF数据集类型、GKF元数据记录数、GKF数据记录数、GKX索引文件压缩后长度、GKX索引文件原始长度和保留字段共8个字段；创建时，GKF文件标识符填充为0x4B4F4547，GKF数据集类型填充为GKF_OBLIQUETILESET，所述GKF_OBLIQUETILESET值为0x3；

A414、将A411-A412步骤获得的两条元数据使用AES加密算法进行加密，形成两条元数据记录；数据记录写入GKX文件，加密数据写入GKF文件；

A42、倾斜摄影瓦片数据入库，需要获得需要入库的所有倾斜摄影瓦片列表，对每个倾斜摄影瓦片执行A421-A422；

A421、获取该倾斜摄影瓦片的名称、LOD信息、几何数据、纹理数据，形成二进制格式的倾斜摄影瓦片数据，并使用异或加密算法，生成加密的二进制倾斜摄影瓦片数据，使用ZIP算法压缩存储，记录压缩前原始长度和压缩后长度，形成压缩加密的二进制倾斜摄影瓦片数据；

A422、创建压缩加密的二进制倾斜摄影瓦片数据对应的数据记录，写入GKX文件，将压缩加密的二进制倾斜摄影瓦片数据顺序写入GKF文件；

A43、GKX数据记录入库；

对GKX文件中的元数据记录和数据记录，使用ZIP算法压缩存储，并记录压缩前原始长度和压缩后长度。

2.一种GKF三维空间数据库访问方法，其特征在于按以下步骤进行：

B1、读取GKX数据记录文件，顺序执行B211-B215；

B211、打开对应的GKX数据记录文件流，读取GKXHeader结构，所述GKXHeader结构为32字节，包括GKF文件标识符、GKF版本、GKF数据集类型、GKF元数据记录数、GKF数据记录数、GKX索引文件压缩后长度、GKX索引文件原始长度和保留字段共8个字段；

B212、读取并使用ZIP算法解压缩元数据记录和数据记录，存入BUFFER中；

B213、关闭GKX数据记录文件流；

B214、在BUFFER中读取元数据记录；

B215、在BUFFER中读取数据记录，建立数据名称和数据记录的对应Map；

B2、创建GKF文件的内存映射环境，顺序执行步骤B221-B224；

B221、使用CreateFile函数以只读模式创建GKF文件的句柄；

B222、使用GetFileSizeEx函数获取GKF文件的大小；

B223、使用CreateFileMapping函数创建GKF文件的内存映射句柄；

B224、以2GB块为单位，使用MapViewOfFile函数创建GKF文件的内存映射指针列表；一个大小为L的GKF文件，对应的内存映射指针列表项的个数为L/2GB的上取整，记为N个；前N-1个的大小为2GB，最后一个的大小为L-(N-1)*2GB；每个2GB块的块号为其在内存映射指针列表中的下标，从第0块到第N-1块，共N块；

B3、创建三维场景并动态调度访问；

分析GKF三维空间数据库对应的数据集的类型，如果是三维模型数据集，执行步骤B31；如果是三维地形数据集，执行步骤B32；如果是倾斜摄影数据集，执行步骤B33；

B31、三维模型数据集的场景创建及动态调度访问，顺序执行步骤B311-B314；

B311、读取三维模型数据集元数据，根据第0个内存映射指针，读取并在内存中解密，获得三维模型数据集的数据集信息、场景图层列表、三维模型信息三条元数据；

B312、根据三维模型信息元数据，构建网格索引，根据网格索引结构，构建三维模型树；

B313、渲染更新时，遍历三维场景树，根据视距、模型大小、配置的模型可视距离，触发模型调用请求，建立模型调用请求优先队列，并按优先队列依次进行I/O调度，读取并生成三维几何模型，通过异步的方式，放入渲染线程中，在下一次渲染帧循环中，更新场景，将场景几何节点结合到对应的场景树叶子节点之下，并更新场景树叶子节点的模型状态，完成几何模型的动态调度；

B314、在三维场景树遍历过程中，分析纹理加载情况，动态引发纹理调用请求，建立纹理调用请求优先队列，并按优先队列依次进行I/O调度，读取并生成纹理，将纹理添加并更新到对应模型中，完成纹理的动态调度；

B32、三维地形数据集的场景创建及动态调度访问，顺序执行步骤B321-B323；

B321、根据第0个内存映射指针，读取并在内存中解密，获得三维地形数据集的数据集信息；

B322、根据三维地形数据集的数据集信息，以及根瓦片名称，以及瓦片内置的三维地形金字塔索引，构建单根节点的三维地形瓦片树；

B323、渲染更新时，遍历单根节点的三维地形瓦片树，根据视距、三维地形瓦片LOD配置，触发三维地形瓦片调用请求，建立三维地形瓦片调用请求优先队列，并按优先队列依次进行I/O调度，读取并生成三维地形瓦片，通过异步的方式，放入渲染线程中，在下一次渲染帧循环中，更新场景，将三维地形瓦片结合到对应的三维地形瓦片树叶子节点之下，完成三维地形瓦片的动态调度；

B33、倾斜摄影数据集的场景创建及动态调度访问，顺序执行步骤B331-B333；

B331、根据第0个内存映射指针，读取并在内存中解密，获得倾斜摄影数据集的数据集信息、根瓦片列表；

B332、根据倾斜摄影数据集的数据集信息，以及根瓦片列表，以及瓦片内置的倾斜摄影瓦片金字塔索引，构建多根节点的倾斜摄影瓦片树；

B333、渲染更新时，遍历多根节点的倾斜摄影瓦片树，根据视距、倾斜摄影瓦片LOD配置因素，触发倾斜摄影瓦片调用请求，建立倾斜摄影瓦片调用请求优先队列，并按优先队列依次进行I/O调度，读取并生成倾斜摄影瓦片，通过异步的方式，放入渲染线程中，在下一次渲染帧循环中，更新场景，将倾斜摄影瓦片结合到对应的倾斜摄影瓦片树叶子节点之下，完成倾斜摄影瓦片的动态调度；

B4、读取GKF数据文件，顺序执行步骤B41-B42；

B41、根据动态调用请求的数据名称，通过B215步骤中建立的数据名称和数据记录的对应Map，获取其对应的数据记录；

B42、判别该数据的首和尾对应的2GB块的块号Block1和Block2；公式如下：

Block1＝record.dataOffset/2GB

Block2＝(record.dataOffset+record.dataLen)/2GB

如果Block1＝Block2，则该数据在一个数据块内，使用Block1块号对应的内存映射指针，直接读取偏移为record.dataOffset0x7FFFFFFF，长度为record.dataLen的数据块，异或解密并根据数据类型解析，获得相应的几何数据、纹理数据、三维地形瓦片数据或者倾斜摄影瓦片数据，并返回该几何数据、纹理数据、三维地形瓦片数据或者倾斜摄影瓦片数据；

如果Block1Block2，则该数据在两个数据块内，使用Block1块号和Block2块号对应的内存映射指针，直接读取Block1块号末尾的偏移为record.dataOffset0x7FFFFFFF，长度为Block2*2GB-record.dataOffset的数据块以及Block2块号开头的偏移为0，长度为record.dataOffset+record.dataLen-Block2*2GB的数据块，前后两块合并起来，异或解密并根据数据类型解析，获得相应的几何数据、纹理数据、三维地形瓦片数据或者倾斜摄影瓦片数据，并返回该几何数据、纹理数据、三维地形瓦片数据或者倾斜摄影瓦片数据；

B5、当需要查询模型属性时，先通过模型名称找到对应的要素，根据要素查询要素属性记录，根据要素属性记录，访问GKF数据文件，获得模型属性并返回要素属性记录。