[发明专利]一种GKF三维空间数据库的创建和访问方法

摘要

本发明公开了一种GKF三维空间数据库的创建和访问方法，属于三维数字城市、三维地理信息系统领域。本发明面向三维模型、三维地形、倾斜摄影模型数据的存储及快速访问需求，提出了基于NoSQL思路和内存映射技术的GKF三维空间数据库的创建和访问方法，提升了三维模型、三维地形、倾斜摄影模型数据的存储安全性及快速访问效率。本发明顾及了三维模型、三维地形、倾斜摄影模型数据具有的海量、二进制流化、访问不需要事务支持等特点，比基于关系数据库存储的三维空间数据库，更符合三维模型、三维地形、倾斜摄影模型数据的特点，存储空间利用更紧凑，安全性更好，数据访问效率更高。

主权项

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、使用的纹理名称等，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；所述模型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、纹理数据等，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、纹理数据等，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。