提供用于检索的地理图像的制作方法

专利名称：提供用于检索的地理图像的制作方法
提供用于检索的地理图像
背景技术：
基于互连网的地图，例如网上地图，随着Google 地图、Microsoft Virtual Earth 和YAHOO Maps的引入而开始流行，由于它按照地理图像(下文中称其为“地 理图像”)提供世界的视觉化以及详细的地理区域，包括网格地图、卫星图像和数字海拔 模型(DEM)。因此，地理图像在基于Web的环境中以非常简单和舒服的方式提供航空 和卫星图。传统地，采用图像平铺机制来灵活地存储和检索基于互联网的地图的地理图 像。在平铺机制中，将地理图像分割成多个“平铺部分”。平铺部分被视为，例如， JPEG的指定图像格式中的部分图像数据集，而使用一个或多个图像数据库来存储地理图 像的平铺部分而不是整个图像。当请求覆盖给定地理区域的特定部分地理图像时，例如 对于地图的请求，检索和构成图像的相应平铺部分。然后，通过在，例如，Web浏览器 的图形用户界面(GUI)中，将一组事先描绘的平铺部分缝合到一起而显示所请求的图像 部分。对具有多级覆盖和分辨率的图像，例如卫星图像，其相应再分平铺部分也具有 多个级。例如，为了覆盖整个美国大陆，要么使用少量小比例平铺部分或亿万个大比例 平铺部分，总大小为几百吉比，存储在平铺部分服务器上。因此，当web冲浪者通过在 其地理图像上的拖曳和缩放操作选择美国大陆中的某一区域的地图时，一个或多个平铺 部分服务器提供具有适宜分辨率并覆盖表示可视边界的请求位置窗(例如矩形)的那些平 铺部分。在本文中称由这些请求窗覆盖的地理区域为地理边界界矩形(GBR)。由于由web冲浪者浏览的GBR只是整个感兴趣地理区域中的非常小的一部分， 并且覆盖整个区域的地理图像数据的大小太大以至不可能将它们存储在客户盘中或从平 铺部分服务器实时下载全部这些内容，因此平铺机制一般用于网络地图应用。因此，传 统方法是将整个地理区域的表面在每个不同缩放级别再分成具有适宜的较小尺寸的平铺 部分并将它们存储在一个或多个平铺部分服务器中。给定GBR和视窗矩形(WR)，平铺 部分服务器仅对既处于固定缩放级别又由所请求GBR占据的平铺部分作出回应。为了高效地支持巨量客户的图像请求，已有解决方案通常采用并行操作或处理 以实现图像提供的平铺机制以对许多请求作出服务的多个平铺部分服务器。例如，web 地图可由分布式文件系统(DFS)提供服务，该分布式文件系统(DFS)中具有用于存储平 铺部分的多个文件组块服务器。典型地，DFS也包括用于目录服务的主服务器。使用 DFS存储，例如，用于web地图服务的地理图像的图像存在若干局限。首先，每个组块 服务器各自维持图像和过程查询的固定划分。结果，如果一个地理区域中的图像请求远 高于另一地理区域中的图像请求，则无法为负载平衡而优化DFS。其次，DFS可能一次 只为一个平铺部分作出回应，因为DFS在服务器侧不具有镶嵌图案功能以根据GBR提供 整个地理图像。因此，在客户机侧执行，而不是在服务器侧执行多数图像定制。结果， 存在服务器侧信息整合和服务链的潜在损失，并因此面向服务的架构(SOA)的利益也有 潜在损失。在另一示例中，web地图可由其中具有多个SQL服务器数据库的SQL系统中的并行处理来提供服务。每个SQL服务器数据库负责管理和检索特定地理区中的图像，并 且这些区是地理划分的。SQL系统中参与的SQL服务器数据库只具有优于本地存储的图 像平铺部分的镶嵌图案功能，并且没有剪辑功能。由于这些单独的SQL服务器数据库不 是协作的，因此SQL系统无法提供跨区图像。因此，还无法用任意GBR提供整个地理 图像。此外，SQL系统不对负载平衡进行优化。类似于上面提到的DFS，每个SQL服 务器数据库保持固定的图像划分。由于数据不共享，因此参与的SQL服务器数据库不是 协作的，可能出现的情况是一些服务器超载而另一些处于空闲。总的来说，前面提到的对基于互联网的地图的当前方案通常由地理区组织图 像，并将每个图像的平铺部分存储在单个平铺部分服务器中。结果，(a)平铺部分服务 器不支持组合跨区图像；(b)当一个查询请求同一地理区内的多个图像时，由于这些图 像位于同一平铺部分服务器中，可能不能并行检索这些图像的平铺部分；以及(C)当覆 盖一个地理区域的图像的请求率显著高于覆盖另一地理区域的图像的请求率时，相应平 铺部分服务器可能无法予以负载平衡。因此，已有方案对于支持查询内并行性——即， 将查询再分成多个并行执行的子查询的能力——具有局限性。它们还在支持查询间并行 性方面——即，平衡服务器负载以同时回答多个查询的能力——具有局限性。因此，需要，例如，经由，例如，web地图的，基于互联网的地图来提供图 像供给，其特征是具有服务器侧的镶嵌图案和剪辑功能以提供信息整合和服务链以获得 SOA的好处。此外，存在的需要是提供图像供给，该图像供给包括分层地覆盖任意GBR 的能力并支持查询间并行性和查询内并行性两者。附图简述在下列附图中，通过示例，而非限制，说明了各个实施例，其中相同标记指示 相同元件，在附图中

图1示出根据一个实施例的将覆盖地理区域分层地再分成若干图像平铺部分的 顺序。图2示出根据一个实施例的再分图像平铺部分的命名约定。图3示出根据一个实施例的用于分割图像平铺部分以供存储散列范围 (hash-range)分割机构。图4示出根据一个实施例对地理图像的查询作出回应的数据流图。图5示出根据一个实施例的一个过程或分层地再分地理η图像请求过程。图6示出根据一个实施例可与H-平铺机制整合的地理信息服务。图7示出根据一个实施例的将感兴趣地理区域分层地再分成若干图像平铺部分 的过程。图8示出根据一个实施例对地理图像的查询接收和作出回应的过程。图9示出根据一个实施例的将地理信息服务与H平铺机制整合的处理。图10示出根据一个实施例可用来实现H平铺机制的计算平台。
详细说明为了简明性和阐述性的目的，现在主要参照其示例来描述各实施例的原理。在 以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对各种实施例的透彻理解。然而，将对本领域 技术人员明显的是，本发明的实现不局限于这些具体细节。在其他情形中，众所周知的方法和结构并未予以详细描述以免不必要地混淆这些实施例。
本文描述一类系统和方法，用于将地理图像分层地分成数个平铺部分，并对平 铺部分作出索引以高效地检索那些与任意GRB重叠的平铺部分而提供图像供给。在 一个实施例中，以四叉树方式分割地理图像，其中每个四叉树节点代表具有分配的标识 号(ID)的图像平铺部分，可通过对平铺部分的地理位置信息进行编码而产生该标识号 (ID)。一旦根据，例如，web浏览器的请求而接收到任意GBR和WR，平铺部分服务器 工作以标识在固定缩放级别后与GBR重叠的那些平铺部分的ID。如果重叠的平铺部分 被存储在数据库表中，则可在ID栏上创建数据库索引(例如b_树形索引)以加速之后的 查询处理。在另一实施例中，基于并行数据库技术在服务器侧提供图像平铺部分的组织 和索引。这提供针对各种应用的灵活的、跨区的图像构成，并支持查询间并行性和查询 内并行性以实现高吞吐量图像供给。平铺部分索引也与索引的数据共同分割以实现基于 地点的优化。此外，图像的平铺机制可与其它面向地点的信息整合以支持使用地理图像 的宽范围应用。
因此，在一个实施例中，基于并行数据库而不是DFS的系统或具有多个数据库 的系统用来实现平铺机制和其中的平铺部分索引。在该系统中，对平铺部分进行散列分 割和范围分割以供并行查询处理。B-树形索引用于系统中，并且它们与数据共同分割以 实现基于地点的优化。此外，并行数据库系统的多个节点是负载平衡的，以支持查询间 并行性和查询内并行性两者。例如，当请求多个平铺部分时，可使单个“大”查询的子 查询并行化以同时执行。
适当的服务器侧平铺部分管理包括平铺部分的正确索引，以从大量存储的平铺 部分高效地检索出覆盖或重叠例如GBR的可视边界框的那些平铺部分。空间索引经常 用于已有解决方案以检索关联于地点的数据，包括地理图像平铺部分。发明人也已注意 到，通常将索引用于数据库管理系统(DMBS)以供高效查询执行。因此，在如本文所述 基于平铺部分的地理图像供给的各个实施例中，DBMS索引(例如B-树形索引)起到 杠杆作用，而不是传统使用的特定空间索引，用以提供更可靠和更快的平铺部分访问。 在一个实施例中，将DBMS索引应用于被称为分层平铺(H-平铺)机制的地理图像平铺 部分索引机制，该机制包括两个部分(1)第一过程，用来将地理图像中捕获的表面分 层地分割成多个平铺部分；以及( 第二过程，用来检索与查询窗相交的平铺部分。下 面参照图7描述用于将覆盖的地理区域的地理图像分层地再分为多个平铺部分的第一过 程，在所给出的其它附图中具有更多的支持。
在710，地理图像的分层再分开始于合需的覆盖的地理区域的标识，这如图1所 示通过在层0处的名为R的正方形(矩形或任何平行四边形)表示。地球卫星图像的一 个示例在这里用作合需的覆盖的地理区域以表述H平铺机制。因此，正方形R代表地球 的卫星图像或地理图像的二维投影。然而应当理解，正方形R可代表地球上或其它地方 任何感兴趣的物理区域。
在712处，将正方形R分层地再分成多个图像平铺部分，每个平铺部分具有，例 如，来自卫星图像的可用图像内容。这些分层再分涉及原始地理图像或正方形R的递归 分解。图1示出再分的顺序，它开始于在层0处代表整个原始地理图像的名为R的正方 形110。首先，在层1处，将正方形110分割成相等尺寸的正方形平铺部分，例如22 =CN 102027468 A说明书4/8页4，32 = 9, 42 = 16等。在一个实施例中，以四叉树方式将正方形110再分成四个正方形 平铺部分R0、RU R2和R3，以仅使用2位来对再分平铺部分的每个层进行编码(如下 文中进一步描述的那样)。其次，在层2处，再次以四叉树形式再分四个平铺部分R0-R3 中的每一个，以从原始正方形R形成22x22 = 16个正方形Rxx(其中χ代表数字)。因 此，如图所示，为了递归地获得下一层细节，通过两条中线分割一特殊的矩形。再分的 层数取决于原始地理图像的覆盖层数和可用分辨率。因此，例如，如果存在X数量的地 球卫星图像的可用的多个覆盖层和分辨率，则将正方形R分层地再分为图像平铺部分或 H平铺的平铺部分的相同X数量的多个层。由于正方形R代表地球表面，因此分层再分 基于墨卡托投影，它将矩形顶点的经度和纬度转换到墨卡托坐标系中。下面的等式确定 一个点在墨卡托映射上的χ和y坐标，在该情形下，正方形R来自其经度λ和纬度φ:
权利要求
1.一种提供用于检索的地理图像的方法，包括 标识地理覆盖区域；将合意的地理覆盖区域再分成阶层地布局成多个层的多个平铺部分，所述平铺部分 设有所述地理覆盖区域的相应地理图像以形成图像平铺部分； 将唯一性标识(ID)赋予所述多个图像平铺部分中的每一个； 将所述多个图像平铺部分和所述唯一性ID组织成表，所述表将所述唯一性ID中的一 个ID对应于所述多个图像平铺部分中的一个；用非空间索引对所述表中的所述唯一性ID进行索引以形成所述唯一性ID的索引以供 查询；使用第一数据库管理系统(DBMS)分割机制来分割所述表以划分所述多个图像平铺 部分以供存储在DBMS的多个处理节点中；以及使用第二 DBMS分割机制分割所述唯一性ID的所述索引以划分所述唯一性ID以供 存储在所述DBMS的所述多个处理节点中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分割所述唯一性ID的索引包括与分割所述表共同地分割所述唯一性ID的所述索引，以使所述唯一性ID的每个分割 和每个分割索引指向的图像平铺部分位于所述DBMS中的同一处理节点中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述第一DBMS分割机制来分割所 述表包括使用散列分割机制和范围分割机制中的至少一个来分割所述表。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述第二DBMS分割机制来分割所 述唯一性ID的所述索引包括使用散列分割机制和范围分割机制中的至少一个来分割所述唯一性ID的所述索引。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二DBMS分割机制是相同的。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一DBMS分割机制包括散列分割 机制，并且使用所述第一 DBMS分割机制来分割所述表包括选择分割层；在所选定的分割层以上使用所述散列分割机制来分割所述表。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一DBMS分割机制还包括范围分 割机制，并且使用所述第一 DBMS分割机制来分割所述表包括在所选定的分割层以下使用所述范围分割机制来分割所述表。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 接收对感兴趣地理区域中所请求的地理区域的查询；根据用来分割所述多个图像平铺部分的所述唯一性ID的所述索引的所述第二 DBMS 分割机制来将所述查询再分成多个子查询；将所述多个子查询提供给所述DBMS的所述多个处理节点，以并行处理所述子查询；以所述DBMS的所述处理节点来并行处理所述多个子查询以检索所述多个图像平铺 部分中与所请求的地理区域重叠的一个或多个；将检索到的一个或多个图像平铺部分组装成所请求的地理区域的地理图像；以及 用所述地理图像对所述询问作出回应。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，接收对所请求的地理区域的查询包括 接收用于观察所请求的地理区域的视窗的描述；以及接收要在所述视窗中观察的所请求的地理区域的地理边界窗的描述。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括 裁剪所述地理图像以嵌合所述地理边界窗。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括确定与所请求的地理区域重叠的所述一个或多个图像文件；以及 标识所述唯一性ID中赋予所述一个或多个图像文件的一个或多个唯一性ID的集合。
12.权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述查询细分成多个子查询包括 将所述一个或多个唯一性ID的集合再分成一个或多个唯一性ID的多个子集。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 标识所述地理覆盖区域中的第一合意位置；标识所述多个图像平铺部分中具有所述第一合意位置的第一图像平铺部分； 基于离所述第一合意位置的合意距离来确定所述多个图像平铺部分中围绕所述第一 平铺部分周围的一个或多个图像平铺部分；以及过滤所述第一图像平铺部分以及所述一个或多个周围的平铺部分以标识其中的一个 或多个次等合意位置。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括过滤所标识的一个或多个次等合意位置以确定所述一个或多个次等合意位置中标识 所述地理覆盖区域中的第二合意位置的的至少一个次等合意位置[916]。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述合意的地理覆盖区域再分成多个 平铺部分包括将所述合意的地理覆盖区域再分成多个相等尺寸的平铺部分。
16.—种提供用于检索的地理图像的系统，包括应用服务器，用来接收对于地理覆盖区域中的地理区域的查询；以及 数据库服务器，用来存储以不同缩放级别覆盖所述地理覆盖区域的多个地理图像平 铺部分，所述数据库服务器耦合于所述应用服务器以从所述应用服务器接收所述查询并 返回所述多个地理图像平铺部分中的一个或多个以示出所述查询中所请求的所述地理区 域；其中所述多个地理图像平铺部分根据数据库管理系统(DBMS)机制来分割以供存储 在所述数据库服务器中，并以非空间索引来进行索引或检索。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述应用服务器进一步用来将所述查询 划分成多个子查询以并行处理所述查询。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述数据库服务器包括多个处理单元，用于通过并行处理从所述应用服务器接收的所述子查询来处理所述 查询。
19.如权利要求16所述的系统，其特征在于，在每个所述不同缩放级别的所述多个地 理图像平铺部分是相等尺寸的。
20. —种计算机可读介质，在其上编码有计算机编程代码，所述计算机编程代码由计 算机处理器执行以 标识地理覆盖区域；将合意的地理覆盖区域再分成阶层地布局成多个层的多个平铺部分，所述平铺部分 设有所述地理覆盖区域的相应地理图像以形成图像平铺部分； 将唯一性标识(ID)赋予所述多个图像平铺部分中的每一个； 将所述多个图像平铺部分和所述唯一性ID组织成表，所述表将所述唯一性ID中的一 个ID对应于所述多个图像平铺部分中的每一个；用非空间索引对所述表中的所述唯一性ID进行索引以形成所述唯一性ID的索引以供 查询；使用第一数据库管理系统(DBMS)分割机制来分割所述表以划分所述多个图像平铺 部分以供存储在DBMS的多个处理节点中；以及使用第二 DBMS分割机制来分割所述唯一性ID的所述索引以划分所述唯一性ID以 供存储在所述DBMS的所述多个处理节点中。
全文摘要
一种提供用于检索的地理图像的系统，包括应用服务器，用来接收对于覆盖地理区域中的一个地理区域的查询；以及数据库服务器，用来存储在不同缩放级别下覆盖所述覆盖地理区域的多个地理图像平铺部分，该数据库服务器耦合于所述应用服务器以从应用服务器接收查询并返回多个地理图像平铺部分中的一个或多个以示出查询中请求的地理区域；其中所述多个地理图像平铺部分被分割以根据数据库管理系统(DBMS)机制存储在数据库服务器中并通过非空间索引作出索引或检索。
文档编号G01C21/34GK102027468SQ200880129356
公开日2011年4月20日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者Q·陈, 李庆虎 申请人:上海惠普有限公司, 惠普发展公司，有限责任合伙企业