基于树构造的免切片实时发布系统及方法与流程

1.本发明涉及图像编码的树编码技术领域，具体涉及基于树构造的免切片实时发布系统及方法。


背景技术：

2.将卫星遥感影像数据发布为空间数据服务是各级数字产品进行共享与应用的常见模式。为了使各应用系统流畅地访问和展示各级卫星影像数字产品，通常需要将影像数据进行切片处理，即将其转换为金字塔结构组织的静态瓦片（以下简称“瓦片”）。由于近年来，面向多种应用领域需求驱动下的对地观测遥感卫星越来越多，例如我国的高分系列、资源系列、吉林系列、北京、天绘等遥感卫星已达数十颗，获取的影像种类繁多，且特定观测区域影像获取的周期越来越短，由年度覆盖缩短至季覆盖、月覆盖乃至日覆盖，影像数据呈现出数据量大、覆盖范围广以及更新速度快等特点，形成了多源、多模、多时相以及多尺度的遥感影像大数据。面对影像数据精度高、数据量大、更新频次高等特点，传统切片处理所花费的时间少则几天、多则数周甚至数月，在供求量巨大的现状下，数据分发不够及时以及利用率较低的问题，不能满足行业应用对卫星遥感影像的快速访问需求，严重阻碍了遥感影像数据应用的发展。
3.为了解决上述问题，现有技术中，已有研究人员作出了一些研究，并解决了海量影像数据本地化存储管理的问题，也能为一些专业gis(geographic information system，地理信息系统)系统提供高效的影像数据支撑，但仍未解决大量数据无法及时且准确地分发至不同需求的用户手中的问题，导致用户需求与影像信息没有形成有效连接，例如：用户不清楚有哪些影像数据，供应商不清楚用户需要怎样的影像数据，从而致使大量的影像数据无法得到有效应用，造成了极大的资源浪费。
4.为了让用户需求与影像信息建立有效连接，目前也提出了一些遥感影像数据统筹平台，用于对外提供在线的影像元数据信息和缩略图信息查询服务和分发服务，并通过对影像进行预先切片，用于提高影像数据传输效率，并加载到电子地图中供大众浏览。但预切片有着在数据上线前需要付出大量数据处理的时间代价，上线后难以频繁动态更新维护等问题。


技术实现要素：

5.基于上述技术问题，本发明提供一种基于树构造的免切片实时发布系统及方法，通过构造树对待发布遥感矢量数据进行编码和储存，以矢量树的形式对待发布遥感矢量数据进行存储与管理，从而实现即时发布、高速检索、高效渲染的目的。
6.为达到上述技术目的，本发明提供基于树构造的免切片实时发布系统，所述系统包括：
7.数据获取模块：其配置为获取待发布遥感矢量数据，所述待发布遥感矢量数据包括矢量要素，矢量要素包括道路、建筑物、水渠、林地和草地；
8.数据管理模块：数据管理模块：其配置为将待发布遥感矢量数据划分为树状结构进行管理，得到矢量树，矢量树包括多个树层级，每个树层级包括多个网格。得到矢量树，矢量树包括多个树层级，每个树层级包括多个网格；
9.数据储存模块：其配置为对矢量树的结构对待发布遥感矢量数据进行数据编码和数据压缩，得到网格编码和缩略数据；
10.数据发布模块：其配置为基于网格编码快速定位缩略数据，并将缩略数据发布。
11.于本发明一具体实施例中，所述数据管理模块包括：
12.树构造单元：其配置为迭代地对待发布遥感矢量数据进行层级延伸，得到多个树层级；
13.判定单元：其配置为基于迭代停止条件对当前树层级是否继续延伸进行判定：若未达到迭代停止条件，继续层级延伸，若达到迭代停止条件，停止层级延伸，进入矢量树输出单元；
14.矢量树输出单元：其配置为输出构造好的矢量树，该矢量树包括n个树层级，第n个树层级被均匀划分为k
n-1
个网格，n为正整数，k为大于2的整数。
15.于本发明一具体实施例中，所述树构造单元的层级延伸包括：
16.将待发布遥感矢量数据作为矢量树的初始树层级，即初始树层级包括1个网格；
17.将当前树层级的网格均作为新的树层级的父网格，在新的树层级中，将父网格平均划分为k个子网格，下一树层级的网格数是上一树层级的网格数的k倍。
18.于本发明一具体实施例中，所述判定单元的迭代停止条件包括当前矢量树达到预设层深和当前树层级内所有网格的矢量要素的种类等于预设种类，其中预设层深需要与客户进行确认。
19.于本发明一具体实施例中，所述数据储存模块包括：
20.数据编码单元：其配置为基于已构造的矢量树的结构对网格进行编码，得到有唯一标识作用的网格编码，网格编码包括层级编码和层内编码；
21.数据压缩单元：其配置为通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，选择不同的存储格式将缩略数据进行储存。
22.于本发明一具体实施例中，所述数据编码单元包括：
23.层级编码单元：其配置为根据树构造的顺序，对树层级进行顺序编码，得到层级编码；
24.层内编码单元：其配置为按照先沿x轴再沿y轴的顺序，对网格进行顺序编码，得到层内编码。
25.于本发明一具体实施例中，所述数据压缩单元包括：
26.塔层级划分单元：其配置为通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，利用缩略数据建立矢量金字塔，其中，矢量金字塔包括多个塔层级，不同的塔层级相对独立且对应不同压缩比例的缩略数据；
27.塔层级储存单元：其配置为将不同的塔层级的缩略数据用不同的存储格式进行储存，按照存储规则对当前塔层级进行格式匹配，得到唯一的存储格式，并根据该唯一的存储格式对当前塔层级的缩略数据进行存储。
28.于本发明一具体实施例中，所述塔层级与树层级一一对应，预设压缩比例与塔层
级成负相关的关系。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
30.（1）本发明利用矢量要素的种类作为迭代停止条件，对待发布遥感矢量数据的层级延伸进行约束，建立矢量树，帮助待发布遥感矢量数据进行编码单元的划分。省略了穷尽迭代的数据编码划分过程，取而代之的是统计子网格内的矢量要素的种类，加速了整个数据编码单元的划分过程，提高了树构造的效率。
31.（2）与基于切片的遥感数据发布系统相比，一方面，本发明将待发布遥感矢量数据基于构造树的形式进行存储与管理，另一方面，本发明本发明利用空间网格索引的关键技术实现数据快速定位及发布，解决切片发布方式耗时长、文件多、信息丢失，以及超大文件难以处理发布等问题，从而实现即时发布、高速检索、高效渲染的效果。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明中一实施例提供的基于树构造的免切片实时发布系统的结构示意图；
34.图2为本发明中一实施例提供的数据管理模块的结构示意图；
35.图3为本发明中一实施例提供的数据储存模块的结构示意图；
36.图4a为本发明中一实施例提供的矢量树构造的示意图一；
37.图4b为本发明中一实施例提供的矢量树构造的示意图二；
38.图4c为本发明中一实施例提供的矢量树构造的示意图三；
39.图4d为本发明中一实施例提供的矢量树构造的示意图四。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
41.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
42.实施例一
43.请参阅图1，本发明提供基于树构造的免切片实时发布系统，包括：
44.数据获取模块：其配置为获取待发布遥感矢量数据，所述待发布遥感矢量数据包括矢量要素，矢量要素包括道路、建筑物、水渠、林地和草地。
45.数据管理模块：数据管理模块：其配置为将待发布遥感矢量数据划分为树状结构
进行管理，得到矢量树，矢量树包括多个树层级，每个树层级包括多个网格。得到矢量树，矢量树包括多个树层级，每个树层级包括多个网格。
46.请参阅图2，于本实施例中，数据管理模块包括：
47.树构造单元：其配置为迭代地对待发布遥感矢量数据进行层级延伸，得到多个树层级。
48.于本实施例中，所述树构造单元的层级延伸包括：
49.将待发布遥感矢量数据作为矢量树的初始树层级，即初始树层级包括1个网格；
50.将当前树层级的网格均作为新的树层级的父网格，在新的树层级中，将父网格平均划分为k个子网格，下一树层级的网格数是上一树层级的网格数的k倍。
51.判定单元：其配置为基于迭代停止条件对当前树层级是否继续延伸进行判定：若未达到迭代停止条件，继续层级延伸，若达到迭代停止条件，停止层级延伸，进入矢量树输出单元。
52.于本实施例中，所述判定单元的迭代停止条件为当前树层级内所有网格的矢量要素的种类等于预设种类。
53.矢量树输出单元：其配置为输出构造好的矢量树，该矢量树包括k个树层级，第n个树层级被均匀划分为k
n-1
个网格。
54.数据储存模块：其配置为对矢量树的结构对待发布遥感矢量数据进行数据编码和数据压缩，得到网格编码和缩略数据。
55.请参阅图3，于本发明一具体实施例中，所述数据储存模块包括：
56.数据编码单元：其配置为基于已构造的矢量树的结构对网格进行编码，得到有唯一标识作用的网格编码，网格编码包括层级编码和层内编码。
57.数据压缩单元：其配置为通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，选择不同的存储格式将缩略数据进行储存。
58.其中，数据编码单元包括：
59.层级编码单元：其配置为根据树构造的顺序，对树层级进行顺序编码，得到层级编码；
60.层内编码单元：其配置为按照先沿x轴再沿y轴的顺序，对网格进行顺序编码，得到层内编码。
61.于本发明一具体实施例中，所述塔层级与树层级一一对应，预设压缩比例与塔层级成负相关的关系。
62.数据发布模块：其配置为基于网格编码快速定位缩略数据，并将缩略数据发布。
63.请参阅图4a-图4d，于本实施例中，树构造单元基于k=4对待发布遥感矢量数据进行数据管理，进一步说明数据管理模块各个单元的作用。
64.数据管理模块：其配置为将待发布遥感矢量数据划分为树状结构进行管理，得到矢量树。
65.树构造单元：其配置为迭代地对待发布遥感矢量数据进行层级延伸。
66.判定单元：其配置为基于迭代停止条件对当前树层级是否继续延伸进行判定：若未达到迭代停止条件，继续层级延伸，若达到迭代停止条件，停止层级延伸，进入矢量树输出单元。
67.于本实施例中，迭代停止条件为当前树层级内所有网格的矢量要素的种类等于预设种类，预设种类为1，因此判定单元需要统计每个方块中的矢量要素的种类。树构造单元和判定单元的工作原理如下：
68.如图4a所示，图中0-5为矢量要素的6个种类，初始树层级包括1个网格，经统计该网格中有6种矢量要素，大于预设种类，未达到迭代停止条件，继续层级延伸；
69.如图4b所示，第2个树层级包括4个网格，经统计有3个网格中的矢量要素的种类等于预设种类，但是有1个网格中的矢量要素的种类为6，大于预设种类，未达到迭代停止条件，继续层级延伸；
70.如图4c所示，第3个树层级包括16个网格，经统计有12个网格中的矢量要素的种类等于预设种类，有4个网格中的矢量要素的种类分别为3,4,5,6，均大于预设种类，未达到迭代停止条件，继续层级延伸；
71.如图4d所示，第4个树层级包括32个网格，每个网格中只有一种数字，表示其矢量要素的种类等于预设种类，达到迭代停止条件，停止层级延伸。
72.矢量树输出单元：其配置为输出构造好的矢量树，该矢量树包括4个树层级，第n个树层级被均匀划分为4
n-1
个网格，n=1,2,3,4。
73.于本实施例中，通过矢量树输出单元输出构造好的矢量树，该矢量树包括4个树层级，第1个树层级有1个网格，第2个树层级被均匀划分为4个网格，第3个树层级被均匀划分为16个网格，第4个树层级被均匀划分为32个网格。
74.请参阅图4a-图4d，于本实施例中，树构造单元基于k=4对待发布遥感矢量数据进行数据储存，进一步说明数据储存模块各个单元的作用。
75.数据储存模块：其配置为对矢量树的结构对待发布遥感矢量数据进行数据编码和数据压缩，得到网格编码和缩略数据。
76.数据储存模块包括数据编码单元和数据压缩单元。
77.数据编码单元：其配置为基于已构造的矢量树的结构对网格进行编码，得到有唯一标识作用的网格编码，网格编码包括层级编码和层内编码。数据编码单元包括层级编码单元和层内编码单元。
78.层级编码单元：其配置为根据树构造的顺序，对树层级进行顺序编码，得到层级编码；
79.层内编码单元：其配置为按照先沿x轴再沿y轴的顺序，对网格进行顺序编码，得到层内编码。
80.如图4a所示，初始树层级只有一个网格，该网格所在的树层级为1，故层级编码为1，该网格在x轴及y轴方向上顺序均为1，故层内编码为1,1，初始树层级的网格编码为（1-1,1）；
81.如图4b所示，第2个树层级包括4个网格，该网格所在的树层级为2，故层级编码为2，以左上角的网格为例，该网格在x轴方向上的顺序为1，在y轴方向上的顺序为2，故层内编码为1,2，第2个树层级的左上角网格的网格编码为（2-1,2）；
82.以此类推，得到每一层树层级中每一个网格的网格编码。
83.数据压缩单元：其配置为通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，选择不同的存储格式将缩略数据进行储存。
84.其中，数据压缩单元包括塔层级划分单元和塔层级储存单元：
85.塔层级划分单元：其配置为通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，利用缩略数据建立矢量金字塔，其中，矢量金字塔包括多个塔层级，不同的塔层级相对独立且对应不同压缩比例的缩略数据；
86.预设压缩比例为50，分别是矢量金字塔的4个塔层级，由下至上第1个塔层级是待发布遥感矢量数据，由下至上第2个塔层级是对第1个塔层级进行50倍的矢量压缩得到的缩略数据，由下至上第3个塔层级是对第2个塔层级进行50倍的矢量压缩得到的缩略数据，由下至上第4个塔层级是对第2个塔层级进行50倍的矢量压缩得到的缩略数据，该矢量金字塔包括4层塔层级，每层塔层级与树层级一一对应，最大可将待发布遥感矢量数据进行6250000倍的压缩。
87.塔层级储存单元：其配置为将不同的塔层级的缩略数据用不同的存储格式进行储存，按照存储规则对当前塔层级的缩略数据进行格式匹配，得到唯一的存储格式，并根据该唯一的存储格式对当前塔层级的缩略数据进行存储。
88.实施例二
89.本发明实施例中，所述判定单元的迭代停止条件为当前矢量树达到预设层深，其中预设层深需要与客户进行确认，且当k=2时，数据管理模块包括树构造单元、判定单元和矢量树输出单元。
90.树构造单元：其配置为迭代地对待发布遥感矢量数据进行层级延伸，得到多个树层级；
91.判定单元：其配置为基于当前矢量树达到20层作为迭代停止条件对当前树层级是否继续延伸进行判定：若未达到迭代停止条件，继续层级延伸，若达到迭代停止条件，停止层级延伸，进入矢量树输出单元。
92.于本实施例中，首先需要与客户进行确认预设层深，预设层深为20层，并将预设层深输入判定单元；然后，判定单元将当前矢量树达到20层作为迭代停止条件。
93.矢量树输出单元：其配置为输出构造好的矢量树，该矢量树包括20个树层级，由于k=2，因此第n个树层级被均匀划分为2
n-1
个网格，n=1,2,3,...,20。
94.基于上述任意一个或多个实施例的其他方面，本发明实施例还提供一种基于树构造的免切片实时发布方法，图4示出了该实施例中基于树构造的免切片实时发布方法的流程示意图，所述方法包括：
95.s1 通过数据获取模块获取待发布遥感矢量数据，所述待发布遥感矢量数据包括矢量要素，矢量要素包括道路、建筑物、水渠、林地和草地。
96.s2 通过数据管理模块对将待发布遥感矢量数据划分为树状结构进行管理，得到矢量树，矢量树包括多个树层级，每个树层级包括多个网格。
97.s21通过树构造单元对待发布遥感矢量数据进行层级延伸，得到多个树层级；
98.层级延伸包括：
99.将待发布遥感矢量数据作为矢量树的初始树层级，即初始树层级包括1个网格；
100.将当前树层级的网格均作为新的树层级的父网格，在新的树层级中，将父网格平均划分为k个子网格，下一树层级的网格数是上一树层级的网格数的k倍；
101.s22通过判定单元于迭代停止条件对当前树层级是否继续延伸进行判定：若未达
到迭代停止条件，继续层级延伸，若达到迭代停止条件，停止层级延伸，进入矢量树输出单元；
102.s23通过矢量树输出单元输出当前矢量树。
103.s3 通过数据储存模块对矢量树的结构对待发布遥感矢量数据进行数据编码和数据压缩，得到网格编码和缩略数据。
104.s31基于已构造的矢量树的结构通过数据编码单元对网格进行编码，得到有唯一标识作用的网格编码，网格编码包括层级编码和层内编码；
105.层级编码包括根据树构造的顺序，对树层级进行顺序编码，得到层级编码；
106.层内编码包括按照先沿x轴再沿y轴的顺序，对网格进行顺序编码，得到层内编码；
107.s32通过数据压缩单元中的矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，选择不同的存储格式将缩略数据进行储存。
108.于本发明一具体实施例中，步骤s32具体包括：
109.通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，利用缩略数据建立矢量金字塔，其中，矢量金字塔包括多个塔层级，不同的塔层级相对独立且对应不同压缩比例的缩略数据；
110.将不同的塔层级的缩略数据用不同的存储格式进行储存，按照存储规则对当前塔层级的缩略数据进行格式匹配，得到唯一的存储格式，并根据该唯一的存储格式对当前塔层级的缩略数据进行存储。
111.s4 通过数据发布模块基于网格编码快速定位缩略数据，并将缩略数据发布。
112.根据缩略数据的网格编码提取对应的数据，形成矢量片段，发布数据，解决切片发布方式耗时长、文件多、信息丢失，以及超大文件难以处理发布等问题，从而实现即时发布、高速检索、高效渲染的效果。
113.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于树构造的免切片实时发布系统，其特征在于，包括：数据获取模块：其配置为获取待发布遥感矢量数据，所述待发布遥感矢量数据包括矢量要素，矢量要素包括道路、建筑物、水渠、林地和草地；数据管理模块：其配置为将待发布遥感矢量数据划分为树状结构进行管理，得到矢量树，矢量树包括多个树层级，每个树层级包括多个网格；数据储存模块：其配置为对矢量树的结构对待发布遥感矢量数据进行数据编码和数据压缩，得到网格编码和缩略数据；数据发布模块：其配置为基于网格编码快速定位缩略数据，并将缩略数据发布。2.如权利要求1 所述的系统，其特征在于，所述数据管理模块包括：树构造单元：其配置为迭代地对待发布遥感矢量数据进行层级延伸，得到多个树层级；判定单元：其配置为基于迭代停止条件对当前树层级是否继续延伸进行判定：若未达到迭代停止条件，继续层级延伸，若达到迭代停止条件，停止层级延伸，进入矢量树输出单元；矢量树输出单元：其配置为输出构造好的矢量树，该矢量树包括n个树层级，第n个树层级被均匀划分为k
n-1
个网格，n为正整数，k为大于2的整数。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述树构造单元的层级延伸包括：将待发布遥感矢量数据作为矢量树的初始树层级，即初始树层级包括1个网格；将当前树层级的网格均作为新的树层级的父网格，在新的树层级中，将父网格平均划分为k个子网格，下一树层级的网格数是上一树层级的网格数的k倍。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述判定单元的迭代停止条件包括当前矢量树达到预设层深和当前树层级内所有网格的矢量要素的种类等于预设种类，其中预设层深需要与客户进行确认。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据储存模块包括：数据编码单元：其配置为基于已构造的矢量树的结构对网格进行编码，得到有唯一标识作用的网格编码，网格编码包括层级编码和层内编码；数据压缩单元：其配置为通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，选择不同的存储格式将缩略数据进行储存。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据编码单元包括：层级编码单元：其配置为根据树构造的顺序，对树层级进行顺序编码，得到层级编码；层内编码单元：其配置为按照先沿x轴再沿y轴的顺序，对网格进行顺序编码，得到层内编码。7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据压缩单元包括：塔层级划分单元：其配置为通过矢量金字塔对待发布遥感矢量数据进行预设压缩比例的矢量压缩，得到缩略数据，利用缩略数据建立矢量金字塔，其中，矢量金字塔包括多个塔层级，不同的塔层级相对独立且对应不同压缩比例的缩略数据；塔层级储存单元：其配置为将不同的塔层级的缩略数据用不同的存储格式进行储存，按照存储规则对当前塔层级进行格式匹配，得到唯一的存储格式，并根据该唯一的存储格式对当前塔层级的缩略数据进行存储。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述塔层级与树层级一一对应，预设压缩比
例与塔层级成负相关的关系。9.一种基于树构造的免切片实时发布方法，其特征在于，所述方法应用于上述权利要求1-8任一所述的系统中。

技术总结
本发明涉及图像编码的树编码技术领域，具体涉及基于树构造的免切片实时发布系统及方法及方法。该系统包括数据获取模块、数据管理模块、数据储存模块和数据发布模块。其中数据获取模块获取包括矢量要素的待发布遥感数据；数据管理模块根据矢量要素的种类将待发布遥感矢量数据划分为树状结构进行管理，得到矢量树；数据储存模块：按照矢量树的结构对遥感矢量数据进行树编码和数据压缩，将遥感矢量数据以节点编码和缩略数据的形式进行储存；数据发布模块基于节点编码快速定位缩略数据，并将缩略数据发布。本发明通过构造树对矢量图层进行编码，并将矢量的空间属性以编码的形式进行存储与管理，从而实现即时发布、高速检索、高效渲染的目的。染的目的。染的目的。


技术研发人员：高洪涛 杜晶 安正雨 董铱斐 邹圣兵
受保护的技术使用者：北京数慧时空信息技术有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/7/20