[发明专利]基于空间索引金字塔分级分段的航迹存储和显示优化方法

说明书

本发明公开的基于空间索引金字塔分级分段的航迹存储和显示优化方法，包括：将一条航迹分割成多条航迹段，并且每个航迹段带有一个包围盒，每条航迹由其组成的航迹段所存储；根据航迹段的包围盒过滤掉不需要参与显示的数据，以航迹段作为绘制的基础元素，航迹段的起始点与上一条航迹段的终点相接；在坐标投影缩放之前，采用瓦片地图的金字塔分级方法对航迹的比例尺进行分级，并对分级后的航迹进行分级冗余存储；为航迹段和包围盒的数据建立空间索引。本发明有效降低了航迹存储和绘制数据量，提高了航迹显示效率。

技术领域

本发明涉及一种基于空间索引金字塔分级分段的航迹存储和显示优化方法。

背景技术

航迹，亦称航行记录，指的是船舶在航行过程中根据预先设置的时间或距离间隔，记录船舶在不同时刻的航迹点，这些航迹点包括了地理坐标以及相关航行信息（例如航向、航速、水深等），这些航迹点通过线连接成了船舶航行的历史轨迹。

根据用户需求，在实际使用过程中，航迹包含以下功能特性：

1）为便于航行期间或航行结束后船员或有关海事部门对历史记录进行详查，船员对时间或距离间隔的预设值短，导致最终生成航迹的点密度较大；

2）由于航行距离由近海到远洋，航行时间有从几天到几个月不等，因而记录的单条航迹往往时间长、距离远；

3）船员会保留航迹作为二次航行的参考，经过多次的航行，航迹的记录条数由于未及时删除而不断地增加。

因此，航迹存在密度大、时间长、距离远等特点，其包含大量的坐标点数据，给电子海图导航系统的航迹存储和显示带来很大的负担。航迹在显示到屏幕画布前，需要经历坐标投影、比例缩放、屏幕重合点过滤，屏幕裁剪等处理步骤，最终绘制到屏幕上呈现给用户。其中坐标投影是最为耗时的操作，当坐标点数量急剧上升，系统CPU的处理能力无法负担，造成软件卡顿，因而需要在坐标投影前，排除不在屏幕视野内的航迹和航迹点，以及过滤投影后可能存在的重合点，有效地降低真正需要绘制的航迹点数量。

包围盒作为过滤地图要素的传统手段，是相当有效的，但是当包围盒作用于某些地图要素的几何对象时，这些几何对象跨越地理范围很大，或者是凹多边形、不规则线，包围盒的有效性变得微乎其微。

如图1所示，几何对象跨越地理范围很大，尽管此时使用包围盒可以大体上确认该几何对象需要绘制，但该多边形 引入了太多屏幕外的点，性能不会有太大的提升；

如图2所示，凹多边形比较容易发生包围盒与屏幕画布相交，而凹多边形自身却未在屏幕视野内，引入不必要的需要处理的几何对象，对性能提升毫无帮助；

如图3所示，不规则线的问题与凹多边形类似，在此不再赘述。

根据前面的阐述，可以确定航迹作为一种线型地图要素，其几何对象跨越的范围大、线型不规则。

为解决包围盒在航迹线要素的应用问题，本发明人提出一种基于空间索引金字塔分级分段的航迹存储和显示优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于空间索引金字塔分级分段的航迹存储和显示优化方法，以减少航迹存储和绘制数据量，提高航迹显示效率。

为达成上述技术目的，本发明的技术方法如下：

基于空间索引金字塔分级分段的航迹存储和显示优化方法，包括：

将一条航迹分割成多条航迹段，并且每个航迹段带有一个包围盒，每条航迹由其组成的航迹段所存储；

根据航迹段的包围盒过滤掉不需要参与显示的数据，以航迹段作为绘制的基础元素，航迹段的起始点与上一条航迹段的终点相接；

在坐标投影缩放之前，采用瓦片地图的金字塔分级方法对航迹的比例尺进行分级，并对分级后的航迹进行分级冗余存储；