[发明专利]一种基于距离信息的栅格瓦块整型数据无损压缩方法

说明书

本发明公开了一种基于距离信息的栅格瓦块整型数据无损压缩方法，包括以下步骤：对任意层、行下的原始栅格瓦块数据，根据数据占用的最大比特位数，设置若干栅格数据距离的阈值以及对应的阈值范围；通过排序算法得到该层、行下所有瓦块栅格数据的最小值以及所有瓦块到该值的最大距离；根据最大距离所属阈值范围的上限得到其对应的比特数m；针对每个栅格瓦块数据，将其栅格数据值与数据最小值的距离逐一左移m个比特位进行保存，同时在数据最前面保存其金字塔索引列号，最终合并为该层、行下所有原始瓦块数据的无损压缩数据。

技术领域

本发明涉及一种数据无损压缩方法，特别是一种基于距离信息的栅格瓦块整型数据无损压缩方法。

背景技术

随着计算机技术的不断发展，地理信息系统已经广泛应用于智慧城市、测绘工程、城市规划等各类民用领域，也对指挥决策、任务规划等军事应用起到了重要的支撑作用。海量的地理数据是地理信息系统能够得到广泛应用的基础。地理数据包括栅格数据、矢量数据、模型数据等，其中卫星影像、地形高程等栅格类数据，作为较早得到应用的地理数据，有效支撑了数字化地球、仿真战场环境等技术的发展与推广、应用。

随着卫星航空、测绘遥感、无人机航拍等技术的高速发展，目前在民用、军用领域已经积累了海量的地理栅格数据。栅格数据基本采用四叉树方式存储，其特点是以金字塔瓦片结构分层存储大范围的地理影像、高程数据，不断累积的海量栅格数据需要越来越大的存储空间，数据使用过程中的维护、传输成本也随之增长。同时，地理信息系统配套的存储设备在容量上往往存在一定的限制，如何压缩栅格数据的存储体积、充分利用存储设备以及如何从压缩数据中快速得到原始数据是目前地理信息数据应用亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于距离信息的栅格瓦块整型数据无损压缩方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于距离信息的栅格瓦块整型数据无损压缩方法，包括以下步骤：

步骤1，阈值设定：针对任意层和行下的原始栅格瓦块数据，根据单个数据值所占用的最大比特位数，按照2的幂次方设定数据距离阈值，并扩充距离为0和超过最大比特数可表示的距离的情况，计算得到阈值范围；

步骤2，距离计算：通过排序算法得到该层和行下所有原始栅格瓦块数据的数据最小值，并计算得到所有瓦块到最小值的最大距离，根据最大距离所属阈值范围的上限得到其对应的比特数；

步骤3，索引内嵌：针对该层和行下所有的原始栅格瓦块数据，用一个32位整型数据内嵌该原始栅格瓦块数据所对应的列号，结合层号和列号，保留瓦块数据的金字塔索引信息；

步骤4，移位压缩：针对该层和行下所有的原始栅格瓦块数据，用一个原始栅格瓦块数据的最大比特个数保存压缩比特位数，随后根据原始栅格瓦块中数据的个数依次右移该个数次压缩比特位，用这些压缩比特位保存每个数据与栅格数据最小值的距离信息；所有原始栅格瓦块数据压缩后的数据拼装形成该层和行下原始栅格瓦块数据的无损压缩数据，最后在该压缩数据最前面用一个原始栅格瓦块数据的最大比特个数保存栅格数据最小值；

步骤5，数据解压：通过压缩数据的内嵌金字塔索引信息，即该压缩数据的层号、行号和列号，在无需额外生成索引文件的情况下快速解压得到栅格瓦块数据的所有原始数据。

本发明步骤1中，计算得到阈值范围，包括以下步骤：

步骤1-1，标注瓦块数据最大比特位数；

步骤1-2，设定阈值；

步骤1-3，设定阈值的范围。

本发明步骤1-1中，选取任意层和行下的原始栅格瓦块数据，并标注该瓦块数据最大比特位数为B。

本发明步骤1-2中，阈值F(b)设定为：