[发明专利]空间属性优先的时空轨迹数据文件在辅助存储设备中的存储方法

摘要

本发明公开一种空间属性优先的时空轨迹数据文件在辅助存储设备中的存储方法，依次包括以下步骤：采用均匀网格对轨迹进行分段处理，将轨迹与网格的交叉点作为轨迹的分割点；在完成所有轨迹分段操作之后，同一网格的轨迹段被集中组织；最后以“数据文件”形式作为存储单元将网格中的轨迹段存入存储设备。发明根据用户对于时空轨迹数据访问空间属性的特点针对性地设计数据文件的格式，具有无数据缺失、高I/O效率和易于实现等特点，适用于轨迹数据的存储管理和数据分析与挖掘领域。

主权项

1.一种空间属性优先的时空轨迹数据文件在辅助存储设备中的存储方法，其特征在于：依次包括以下步骤：(1)采用均匀的空间网格对轨迹进行分段处理，将轨迹与网格的交叉点作为轨迹的分割点；(2)在完成所有轨迹分段操作之后，同一网格的轨迹段被集中组织；(3)以“数据文件”形式作为存储单元将网格中的轨迹段存入存储设备；数据文件包括文件首部、数据区、空闲区和索引区；所述文件首部记录数据文件的元数据，该元数据包括偏移量、文件链接、空间属性和数据容量；所述数据区中最小的存储单位为数据块，每个数据块中存储若干条轨迹段，数据块中的轨迹段包括轨迹段首部和轨迹段数据区；所述索引区记录数据区中每个轨迹段的时间信息；(4)对存储之后的轨迹数据文件进行初始化、轨迹添加、顺序读取和时间查询操作；其中，时空轨迹数据集Traj_DB＝(Traj₁,Traj₂,…,Traj_n)，轨迹Traj_i＝<p_i1,p_i2…p_im>，p_ij代表轨迹Traj_i中的第j个点，每个点包含x，y和t三种属性，分别代表在t时刻移动对象的经纬度坐标x和y；轨迹表示成由轨迹段组成的序列，即S_ij代表轨迹Traj_i中的第j条轨迹段；所述步骤(4)中当添加新的轨迹数据集时，首先采用均匀的空间网格将轨迹划分成轨迹段，然后将同属相同网格的轨迹段添加至对应的数据文件中；向指定数据文件中添加轨迹段数据集的具体步骤如下：(A)按照时间对轨迹段进行排序对给定的轨迹段根据其最早时刻和持续时间进行排序，即如果轨迹段的最早时刻相同，则持续时间短的轨迹段排在前面；此处，最晚时刻‑最早时刻＝持续时间；(B)添加轨迹段的数据区和索引区记录按照步骤(A)的排序结果，依次取出每条轨迹段，按照如下步骤进行添加：a、计算当前轨迹段中所有点的总数据量L_pdata，加上轨迹段首部的大小，得到轨迹段将在数据块中存储的数据量再加上轨迹段在索引区的记录大小得到该轨迹段在数据文件中存储的总数据量比较和空闲区容量，如果空闲区存储空间足够，则顺序执行下一步骤；否则新建数据文件F，并且将当前文件通过文件首部中的链接字段与新文件F相互链接；然后，将当前轨迹段添加到文件F中，即更换数据文件重新执行步骤a；b、比较文件首部中的当前数据块剩余容量L_rb，如果则表明当前数据块中存在足够空间存储该轨迹段，则顺序执行下一步骤；否则表明当前数据块容量不够，执行步骤d；c、读取当前空闲区的偏移量，同时记录此偏移量值，为添加索引区记录做准备，然后，按照数据块的轨迹段格式，在空闲区偏移位置处写入轨迹段数据，包括轨迹段长度、ID和所有点数据，随后更新L_rb，然后执行步骤e；d、读取当前空闲区的偏移量，将当前文件的读写位置移至新数据块开始处，比较轨迹段和数据块容量L_block，如果则设置当前数据块的跨块标志字段为“0”，按照步骤c执行轨迹段写入操作；否则设置当前数据块的跨块标志字段为“1”，将“4091”写入轨迹段长度字段，然后写入轨迹段ID，完成轨迹段首部之后，开始写入点数据，直至当前轨迹段填满为止，随后更新L_rb，然后，计算当前数据块已经写入的点数据总量L_w，更新执行步骤b；e、读取当前索引区的偏移量，按照相应字段长度，从索引区偏移位置前19个字节处将轨迹段的起始位置、最早时刻和最晚时刻写入到数据文件中；f、更新文件首部中的空闲区偏移量、索引区偏移量、空闲区容量和当前数据块的剩余容量；g、计算新加入轨迹段的最小外接矩形MBRseg，并和文件首部中的最小外接矩形MBR进行对比，如果MBRseg与MBR不存在包含关系，则更新MBR使得可以包含MBRseg，否则文件首部中MBR保持不变。