用于存储和检索地理空间数据的系统和方法

用于存储和检索地理空间数据的系统和方法
【专利摘要】提供在地理信息系统中存储和检索地理空间数据的系统和方法。依据层级空间划分方案，能够沿与虚拟球体或其他球状体相关联的球面坐标系统的轴将地理空间数据空间地划分成多个离散的地理空间体积。例如，能够沿由球面坐标系统限定的恒量纬度、经度和高度的表面，将地理空间数据空间地划分成地理空间体积。离散的地理空间体积能存储为层级树数据结构中的节点。提供用于在三叉树中划分诸如瓦片或离散地理空间体积的地理空间对象的另外的方法来减少极点失真。
【专利说明】用于存储和检索地理空间数据的系统和方法
[0001] 优先权主张
[0002] 本申请要求于2012年6月5日提交的美国临时专利申请序列号No. 61/655,919 的优先权，其全部内容通过引用合并于此用于所有目的。

【技术领域】
[0003] 本发明通常涉及地理信息系统，更具体地说，涉及地理信息系统中的地理空间数 据的组织和处理。

【背景技术】
[0004] 地理信息系统提供已经根据其要素的地理坐标存储和索引的数据的归档、检索和 操作。地理信息系统通常包括各种数据类型，包括图像、地图、表、向量数据（例如，道路、 地块、建筑物等等的向量表示）和其他数据。计算机处理能力和宽带技术的提高已经导致 开发了交互式地理信息系统，允许导航和显示地理图像。一些交互式地理信息系统提供具 有用于W二维或H维导航城市、街道、地理区域和其他地形的导航控制的用户界面。导航控 制能使用户从感兴趣的地理区域的不同视角倾斜、摇摄、旋转、放大和激活地形、建筑物和 其他对象的视图。用于导航地理图像的交互式地理信息系统的例子是由谷歌公司开发的 Google Earth?虚拟全球应用。
[0005] 由于某些地理信息系统中的大量数据，能够将数据空间地划分成可管理的块来便 于数据的处理。例如，在用于显示和导航图像的交互式地理信息系统中，能将地理空间地组 织的数据空间地划分成用于提取和撞染仅与用户界面中的地理区域的可见部分相关联的 数据的可管理块，用于浏览和导航地理图像。能在数据结构中排列地理空间地组织的数据， 诸如四叉树或八叉树数据结构，W便于数据的提取、挑选W及详细管理级。
[0006] 典型的空间划分方案，诸如用在游戏中的H维图形应用中的空间划分方案将数据 空间划分成二维或H维笛卡尔空间，即具有X轴、y轴和Z轴的坐标系的框。对于大的地理 信息系统，诸如为整个行星或其他球状体（例如地球、月球、火星等等）的撞染提供的虚拟 全球应用，源数据可用在球投影中，即缔度、经度和高度坐标。将该些情形中的源数据映射 到笛卡尔空间划分方案很麻烦且重要。
[0007] 此外，与诸如行星、地球体或其他球状体的球形或近球形对象相关联的现有的空 间划分方案会导致由邻近球形或近球形对象的极点的地理区域中的经度的自然压缩引起 的劣化。例如，使用行星的平缔度/经度等距柱状投影（例如，可利投影（plate carree)) 空间划分数据来将图像映射到行星的球面的地理信息系统在与行星的极点相邻的区域中 会导致曲面细分（tessellation)的问题。例如，将球体的曲面细分成四叉树数据结构，每 一四节点在照缔度和经度方面为方形，会导致在与极点相邻的地理位置的四节点的压缩。 事实上，她邻极点的四节点会变为H角形，导致当在交互式地理信息系统中浏览极点的图 像时的图像质量下降。


【发明内容】

[0008] 在下述说明书中，本发明的方面和优点将部分地阐述，或可W从该描述显而易见， 或可W通过实践本发明了解。
[0009] 本公开内容的一个示例性方面涉及一种将地理空间数据存储在与球状体相关联 的地理信息系统中的计算机实现的方法。该方法包括依据层级空间划分方案沿在相对于球 状体的球面坐标系统中限定的等高的表面将地理空间数据空间地划分成多个离散地理空 间体积；W及将与所述多个离散地理空间体积中的每一个相关联的地理空间数据作为层级 树数据结构中的节点存储在存储器中。
[0010] 本公开内容的另一示例性方面是一种计算机可读介质，编码有用于与球体相关联 的地理信息系统中的地理空间数据的层级树数据结构。层级树数据结构包括多个节点。所 述多个节点包括与在相对于球体的球面坐标中限定的地理空间体积相关联的父节点。所述 多个节点进一步包括多个第一子代节点。所述多个第一子代节点中的每一个为层级树数据 结构中相对于所述父节点的子节点。所述多个第一子代节点中的每一个与通过沿等高的表 面将地理空间体积空间地划分成多个地层获得的多个第一地理空间子体积中的一个相关 联。
[0011] 本公开内容的另一示例性方面涉及一种将地理空间数据存储在用于球状体的地 理信息系统中的计算机实现的方法。该方法包括将与极点地理空间对象相关联的地理空间 数据作为层级树数据结构中的父节点的有效负荷的至少一部分存储在存储器中。所述极点 地理空间对象与位于球体的极点附近的地理空间区域相关联。该方法进一步包括在H叉树 中空间划分所述极点地理空间对象来获得第一子代地理空间对象集。所述第一子代地理空 间对象集包括第一、第二和第H子地理空间对象。第一子地理空间对象与位于球状体的极 点附近的地理空间区域相关联并且横跨所述极点地理空间对象（例如其父地理空间对象） 的经向范围。该方法进一步包括将第一、第二和第H子地理空间对象存储在层级树数据结 构中的所述父节点的多个子节点中的一个中。选择子节点W跨越层级树数据结构中的H个 或更多节点级保存地理空间对象中的父-子层级。
[0012] 本公开内容的其他示例性方面涉及用于组织和处理诸如虚拟全球应用或与行星、 地球体或其他球状体相关联的其他地理信息系统的地理信息系统中的数据的系统、装置、 计算机可读介质、设备和用户接口。
[0013] 本发明的该些和其他特征、方面和优点参考下述描述和所附权利要求将更好理 解。包含在本说明书中并构成其一部分的附图图示本发明的实施例，并且与说明书一起用 来解释本发明的原理。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 在说明书中参考附图阐述针对本领域的普通技术人员的本发明的全面和使能公 开内容，包括其最佳方式，其中：
[0015] 图1描述根据本公开内容的示例性实施例的基于计算机的系统；
[0016] 图2描述根据本公开内容的示例性实施例的用于交互式成像系统的图形用户界 面；
[0017] 图3描述相对于球体限定的示例性球形坐标系统；
[0018] 图4描述根据本公开内容的示例性实施例的依照层级空间划分方案获得的示例 性地理空间体积；
[0019] 图5A-5B描述根据本公开内容的示例性实施例的用于虚拟全球应用的示例性层 级空间划分方案；
[0020] 图6描述根据本公开内容的示例性实施例的示例性层级树数据结构；
[0021] 图7描述能根据本公开内容的示例性实施例使用的示例性八叉树命名方案；
[0022] 图8描述根据本公开内容的示例性实施例的限定局部笛卡尔坐标系统的示例性 边界框；
[0023] 图9A-9C描述根据本公开内容的示例性实施例的位于与球体或其他球状体的极 点相邻的地理空间对象的示例性H叉树（tritree)划分；
[0024] 图10描述对应于图9A-9C的地理空间对象的示例性层级树数据结构的一部分；
[0025] 图11A-11C描述根据本公开内容的另一示例性实施例的位于球体或其他球状体 的极点附近的地理空间对象的示例性H叉树划分；
[0026] 图12描述根据本公开内容的示例性实施例的用于层级树数据结构中的极点地理 空间对象的四节点位置的选择的图形表示；W及
[0027] 图13描述根据本公开内容的示例性实施例的位于球体或其他球状体的极点附近 的离散H维体积的示例性H叉树划分。

【具体实施方式】
[0028] 现在，详细地参考本发明的实施例，在图中图示了其一个或多个例子。通过本发明 的说明，提供每一例子，而不是限定本发明。事实上，对本领域的技术人员来说，在不背离本 发明的范围或精神的情况下，能在本发明中做出各种改进和改变是显而易见的。例如，示为 或描述为一个实施例的一部分的特征能与另一实施例一起使用来产生又一实施例。由此， 旨在本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效范围内的该些改进和改变。
[0029] MM
[0030] 通常，本公开内容涉及用于组织和处理地理信息系统中的地理空间数据，诸如用 于虚拟球体、行星、地球体或其他球状体的地理信息的系统和方法。尽管参考虚拟球体论述 本公开内容，但本领域的普通技术人员使用在此提供的公开内容，应当理解到本公开内容 的主题同样适用于任何球状体。球状体能够是具有球状、球形或近球形形状的任何对象、体 积或空间。例如，球状体能是行星、地球体、球体、天体对象或其他球状体、球形或近球形对 象。
[0031] 如在此所使用的，术语"地理空间数据"是指与用来关联空间内的数据的特定坐 标，诸如缔度、经度或高度坐标相关联的数据。根据本公开内容的方面，地理空间数据空间 地划分成能被组织和检索来便于在地理信息系统中的数据呈现的多个离散的H维段。如在 此所使用的，术语"空间划分"是指将空间划分成不同子集。例如，用于H维空间的地理空 间数据能被空间地划分成多个离散的地理空间体积。
[0032] 每一离散的地理空间体积能表示由离散地理空间体积限定的空间内的地理空间 数据的一部分，诸如地理图像数据、用来撞染建筑物或其他对象的H维模型的数据、元数据 和其他地理空间数据。每一离散地理空间体积能具有特定地理坐标（例如缔度、经度和高 度）W及特定的分辨率和/或细节层级。能由离散地理空间体积的空间幅度隐含地限定离 散的地理空间体积的分辨率和/或细节水平。能在存储器中索引和存储离散的地理空间体 积，用于稍后处理和检索。
[0033] 本公开内容的更多具体方面涉及依照层级空间划分方案（即，提供用于根据划分 规则集将地理空间数据空间递归划分成离散段和子段的空间划分方案）相对于球状体沿 在球面坐标系统中限定的轴将与球状体相关联的地理空间数据H维空间划分成多个离散 地理空间体积。在层级空间划分方案中，能沿在与虚拟球体或其他球状体相关联的球面坐 标系统中限定的恒量缔度、经度和高度的表面，将用于虚拟球体或其他球状体的地理空间 数据空间地划分成多个离散的地理空间体积。在一个例子中，能改进虚拟球体或其他球状 体的现有四叉树曲面细分来包括沿高度轴划分成多个地层，使得地理空间数据划分成多个 离散的H维地理空间体积。
[0034] 层级空间划分方案能提供当划分方案通过层级中的不同等级进行时将每一地理 空间体积进一步细分成又一离散地理空间体积。例如，层级空间划分方案能W球形八叉树 的形式并且能通过沿在层级空间划分方案中的每一级的缔度、经度和高度轴将离散地理空 间体积递归地细分成离散地理空间子体积来实现。空间划分方案能提供在层级中的指定级 将地理空间体积划分成体积上大致相等的离散子体积，W及使得层级中的每一级的离散地 理空间体积在笛卡尔空间中约为立方体，即地理空间体积的每一边缘长度约相等。
[00巧]在一个例子中，每一离散地理空间体积能沿层级空间划分方案中的每一级的恒量 经度、缔度和高度的表面两半地细分成8个子体积或八分体。在该例子中，空间划分层级中 的每一级能包括约23D离散地理空间体积，其中n为空间划分层级中的级。例如，空间划分 层级中的级0能包括可W包含整个球体或其他球状体的1个离散地理空间体积。空间划分 层级中的级1能包括8个离散地理空间体积。级2能包括64个离散地理空间体积。级3 能包括512个离散地理空间体积等等。
[0036] 能在存储器中存储或索引每一离散地理空间体积中表示的地理空间数据，作为层 级树数据结构中的节点的有效负荷。层级树数据结构能包括W父-子关系构造的多个节点 级。例如，第一节点级中的父节点能包括对第二节点级中的多个子或子代节点的引用。第 二节点级中的每一子或子代节点能包括对第H节点级中的它们自己的子或子代节点的引 用等等。由层级空间划分方案中的每一层级的地理空间体积表示的地理空间数据能与层级 树数据结构中的特定节点级的节点相关联。
[0037] 在特定实现中，根据本公开内容的示例性方面根据空间划分方案划分的地理空间 数据能与层级树数据结构中的各个节点相关联。层级树数据结构中的每一节点能包括具有 对应于具有由球面坐标系统中的轴限定的边界（诸如沿恒量缔度、经度和高度的表面）的 离散地理空间体积的地理空间数据的有效负荷。每一节点能包括多达8个子或子代节点的 引用。
[0038] 每一子或子代节点能与通过空间划分对应于其父节点的地理空间体积获得的多 个离散地理空间子体积中的一个相关联。通过沿恒量缔度、经度和高度的表面将地理空间 体积空间地划分成两半来获得大致相等体积的8个子体积（在笛卡尔坐标中），能获得离散 地理空间子体积。8个子或子代节点能分别具有对应于8个子体积中的一个的地理空间数 据的有效负荷。8个子或子代节点中的每一个能进一步包括它们自己的多达8个子或子代 节点的引用。该些子或子代节点能对应于空间划分层级中的另外的子体积等等。
[0039] 层级树数据结构能便于交互式地理信息系统中的导航、挑选和细节层级管理，诸 如虚拟球体应用。特别地，执行显示用于虚拟球体或其他球状体的地理图像和其他地理空 间数据的指令的计算机装置能遍历层级树数据结构来识别相对于预期虚拟球体的期望视 图具有可绘制地理空间数据的有效负荷的节点。当用户在虚拟球体上摇摄时，能向用户显 示层级树数据结构中的一个或多个节点级的不同地理空间体积。倾斜视图和山区的视图会 要求显示在层级树数据结构中的多个节点级上的地理空间体积。能在离散地理空间体积之 间撞染郊区，例如，隐藏区分细节层级的相邻体积之间的裂隙。当用户放大和缩小时，能向 用户提供层级树数据结构中的不同节点级的地理空间体积。例如，当用户放大或平移到虚 拟球体应用中的更近相机距离时，能用更细细节水平并且对应于层级树数据结构中的子节 点的子地理空间体积代替对应于层级树数据结构中的父节点并且具有更粗趟细节水平的 地理空间数据的第一地理空间体积。
[0040] 能对邻近极点的地理空间位置，在层级空间划分方案中提供特殊划分规则。层级 空间划分方案能沿邻近极点的区域的缔度和经度轴提供地理空间对象（诸如二维"瓦片" 或H维离散地理空间体积）的改进的四叉树曲面细分。代替将位于极点附近的地理空间对 象划分成如在典型的四叉树曲面细分中提供的象限，能在H叉树中空间划分邻近极点的区 域。
[0041] 在H叉树空间划分中，位于极点附近的每一地理空间对象被细分成H个子地理空 间对象-通常两个子地理空间对象远离极点，而仅一个子地理空间对象位于极点附近。位 于极点附近的子地理空间对象具有与其父相同的经向幅度并且横跨远离极点的子地理空 间对象的组合经向幅度。该能减少经向压缩和提高位于极点附近的地理空间对象的纵横 比。
[0042] 尽管在上文中参考地理空间对象的二维空间划分描述了 H叉树划分，但同样适用 于地理空间数据的H维空间划分中，诸如根据本公开内容的示例性方面依据球面八叉树层 级空间划分方案的空间划分。在H维H叉树划分方案中，将位于极点附近的地理空间体积 划分成6个子地理空间体积-两个子地理空间体积位于极点附近，W及四个地理空间体积 远离极点。位于极点附近的子地理空间体积具有与它们的父地理空间体积相同的经向幅 度，W及远离极点的四个地理空间体积的组合经向幅度。
[0043] 能在典型的四叉树（或其他层级树，诸如八叉树）数据结构中索引极点地理空间 对象，W便保存极点地理空间对象中的父-子层级。代替将极点地理空间对象存储在对应 于特定地理空间位置的节点中，能相对于极点地理空间对象在子节点中存储极点地理空间 对象的所有子地理空间对象。该导致从层级中的每一更粗水平极点地理空间对象向下的 密集子树并且能保存层级树数据结构中的H个或更多节点级上的极点地理空间对象中的 父-子关系。
[0044] 根据本公开内容的方面的层级空间划分方案能具有将提高组织的地理空间数据 提供到层级的每一级的地理空间体积中的技术效果，避免极点失真和在用于虚拟球体或其 他球状体的地理信息系统中更有效地支持H维数据。例如，沿由球面坐标系统限定的轴将 地理空间数据空间划分成离散地理空间体积对虚拟球体或其他球状体提供地理空间数据 的直观关联。通常在球面坐标（例如，缔度、经度和高度）中限定该些地理空间数据，并且 能易于转换成依据与球体或其他球状体相关联的球面坐标系统划分的离散地理空间体积。
[0045] 划分方案还支持表示虚拟球体应用中的诸如高层建筑和/或山脉的H维对象的 数据。事实上，因为沿垂直于虚拟球体或球状体的表面延伸的高度轴，空间地划分数据，能 垂直地划分高层建筑和/或其他对象。该与能取决于建筑物或其他H维对象的位置W随机 角度提供高层建筑和其他H维对象的任意切片的基于笛卡尔坐标系统的空间划分方案形 成直接对比。
[0046] 此外，空间划分方案易于与现有的二维划分方案兼容，所述二维方案诸如按缔度 和经度划分地理空间数据的现有的四叉树曲面细分方案。该能允许增加根据本公开内容的 方面依据H维空间划分方案组织的地理空间数据对象和四叉树中曲面细分的地理空间数 据对象之间的兼容性。
[0047] 示例巧系统结构
[0048] 现在将阐述根据本公开内容的示例性实施例的用于组织和处理地理空间数据的 示例性基于计算机的系统和方法。将参考允许用户导航地理图像的地理信息系统，诸如由 谷歌公司开发的Google Earth?虚拟球体应用论述本主题。本领域的普通技术人员使用 在此提供的公开内容应当理解本公开内容同样适用于其他适当的地理信息系统，诸如用于 行星、球体、地球体或具有球形形状的主体的任何地理信息系统。此外，基于计算机的系统 的固有灵活性允许部件之间和部件中的任务和功能性的更多可能的配置、组合和划分。例 女口，在此所述的用于组织地理空间数据的系统和方法能使用单一计算设备或在多个计算设 备上实现。
[0049] 图1图示根据本发明的实施例构造的示例性基于计算机的地理信息系统100。地 理信息系统100提供根据与地理空间数据相关联的诸如缔度、经度和高度坐标的地理坐标 索引和存储的地理空间数据的归档、检索和操作。系统100能组合卫星图像、照片、地图、模 型和其他地理数据，W及互联网搜索能力，W便使用户能够浏览行星（例如虚拟球体的一 部分）或其他球状体的图像W及相关地理信息（例如，地点，诸如岛鸣和城市；W及感兴趣 的点，诸如本地饭店、医院、公园、酒店和学校）。该系统进一步允许用户参考本地搜索获得 到某一地点或两个地点之间的行驶方向）。用户能从空间（例如，球体上的某个有利位置） 虚拟飞行到进入目标地址或位置或附近，诸如邻域或其他感兴趣的区域。在感兴趣的区域 的H维表示中显示结果。用户能摇摄、倾斜和旋转视图来查看H维地形和建筑物。
[0050] 用户还能批注地图，和/或使数据层能够显示例如公园、学校、医院、机场、商店和 其他感兴趣的点或场所。用户还能分层多个搜索，将结果保存到文件夹，W及与其他人共享 搜索结果和地图。此外，在此称为KML(锁眼标记语言）的数据交换格式使用户能够共享有 用的批注和浏览由其他系统用户创建的上千数据点。将参考图2描述允许用户与系统交互 的示例性图形用户界面。
[0051] 参考图1，系统包括客户端-服务器体系结构，其中，服务器侧经网络120与一个或 多个客户端125通信。尽管在图1中示出两个客户端125,但能通过网络120将任意多个客 户端125连接到服务器侧。服务器侧包括服务器系统105、图像数据库110和地图信息提供 者115。在客户端侧，每一客户端125包括操作为地理空间浏览器130a (或其他适当的浏览 器）的映射模块130, W便为用户提供系统的接口。在一个实施例中，客户端125的至少一 些映射模块130进一步包括终端用户能用来生成描述数据的特定呈现的数据文件的开发 模块。此外，系统可W进一步包括一个或多个第H方内容服务器。
[0052] 服务器系统105能够是任何计算设备并且能够包括处理器和存储器。存储器能存 储使处理器执行操作的指令。服务器系统105与数据库110通信。数据库能存储通过网络 120派发或提供给客户端125的地理空间数据。能根据本公开内容的示例性方面依据层级 空间划分方案来索引地理空间数据。数据库110能包括图像数据（例如，数字地图、卫星 图像、航摄照片、街道级照片、合成模型等等）、诸如表列数据的非图像数据（例如，数字黄 白页）、W及地图层数据（例如餐馆、饭店、博物馆和/或学校的数据库；地震活动性的数据 库、国家文物的数据库等等）。数据能存储在数据库110中或存储在服务器系统105能访问 的一些其他存储设备中。由服务器系统1〇5(例如离线或实时）填充数据库110(如果适合 的话，其他）。
[0053] 地图信息提供者115为服务器系统105提供地图信息（例如，卫星数据、街道级照 片、航摄照片、数字地图、高程数据、经度/缔度数据、GI^坐标）。能收集所提供的地图信 息，作为例如服务器系统105的功能（例如，地图信息提供者115是由服务器系统105收集 的地图信息的数据库）。替选地，或此外，能使用各种第H方地图数据服务来向服务器系统 105提供地图信息。信息源内/外的所有该些地图通常由地图信息提供者115表示。
[0054] 在任一情况下，服务器系统105经网络120接收对地图信息的请求，并且响应那些 请求。地图信息提供者115还能进一步被配置成直接响应对地理数据的用户请求。在一个 实施例中，服务器系统105将地图信息编码在一个或多个数据文件中，并且将文件提供给 请求者。
[00巧]注意其他模块可W包括在系统中，并且可W重新布置所示的模块。例如，数据库 110能集成到服务器系统105中。同样地，地图信息提供者115能集成到服务器系统105 中。鉴于本公开内容，其他配置将是显而易见的，W及本发明不打算限于任何特定的一种。 任何数目的模块能被编程或者被配置成执行在此所述的服务器侧功能性。
[0056] 运行映射模块130的客户端125能是例如具有处理器和存储器的计算设备，诸如 台式或膝上型计算机。替选地，客户端125能是无线设备，诸如个人数字助理（PDA)、智能电 话、平板电脑、车载导航系统、手持GI^系统或其他该种设备/系统。简单地说，客户端125 能是能执行映射模块130并且允许用户与服务器系统105交互（例如，请求地图、行驶方向 和/或数据搜索，然后作为响应，接收数据文件）的任何计算机、设备或系统。在所示的实 施例中，映射模块130执行或者运行为地理空间浏览器130a。
[0057] 能通过常规或定制技术实现服务器系统105。能使用许多已知的服务器体系结构 和功能性来实现地理信息系统服务器。服务器系统105可W包括在负载平衡方案下操作的 一个或多个服务器，每一服务器（或服务器的组合）被配置成经网络120响应客户端或与 其交互。
[005引通常，当用户输入搜索查询（例如，经由客户端侧映射模块130表示的地理空间浏 览器130a)时，其被放入请求中并且经网络120发送到服务器系统105。然后，服务器系统 105确定该搜索查询有关的内容，并且W请求客户端125能用来将数据呈现给用户（例如， 经地理空间浏览器130a)的格式例如来自诸如地理编码器、路由引擎和局部搜索索引的各 个子系统的适当数据响应。
[0059] 除任何常规功能性外，服务器系统105进一步被配置成与映射模块130交互，根据 本公开内容，将是显而易见的。在一个实施例中，服务器系统105通过将响应该请求的数据 编码到一个或多个数据文件中并且将文件提供给客户端来响应请求客户端125。
[0060] 网络120能是任何类型的通信网络，诸如局域网（例如内联网）、广域网（例如互 联网）或其一些组合。替选地，网络120能是客户端125和服务器系统105之间的直接连 接。通常，服务器系统105和客户端125之间的通信能经任何类型的有线和/或无线连接， 使用多种通信协议（例如，TCP/IP、HTTP、SMTP、FTP)、编码或格式（例如，HTML, XML)和/ 或保护方案（例如，VPN，安全HTTP, SSL)执行。
[0061] 协同服务器系统105使用的、由映射模块130提供的地理空间浏览器130a接口提 供通过网络120派发地图和数据的交互式地理信息系统。该系统允许用户可视化、选择、批 注或浏览全世界或特定区域、城市、城镇或其他地区中的地理信息。
[0062] 示例巧巧户巧面
[006引图2图示图形用户界面（"GUI")200的一个特定实施例，其操作为用于映射模块 130的地理空间浏览器130a。GUI包括用于显示3D图像，诸如虚拟球体或其他球状体的一 部分的显示窗口 220, W及用于输入位置信息，诸如缔度和经度、地址和/或邮政编码、或非 常公知的地点的名称（例如，"Lincoln Memorial"或"Area 51")的文本输入域203。GUI 200具有能操作的多个模式，包括Fly To模式、Local Search模式和Directions模式，女口 模式选择按钮201所示。GUI 200包括导航控制221，诸如用于调整浏览缔度的缩放控制、 用于调整视角的倾斜控制、用于左右旋转视图的旋转控制、W及用于将视图调整到显示窗 口的左、右、上或下的3D图像的区域的摇摄控制。
[0064] GUI 200还包括位置控制205,其允许用户W与用户如何组织计算机的硬驱动上 的文件或文件夹类似的方式在位置面板中组织所保存的数据。GUI 200还包括层控制207， 其提供用户能选择来在观看区上显示的各种地理感兴趣的数据点（例如兴趣点，W及地 图、道路、地形和建筑物数据）。在图2所示的实施例中，示例性常用层可用在层面板上。该 示例性实施例的GUI 200还在显示窗口 220的下面部分中显示图像信息数据223。图像信 息数据223能包括指针/光标坐标（例如，缔度/经度/高度）、流送完成百分比和眼睛高 度（即，相机距离）。
[006引根据本公开内容，多个GUI配置和基本功能性将是显而易见的，W及本公开内容 不打算限定到任何一个特定配置。所显示的3D图像能使用GUI 200操作。GUI 200能用来 例如通过在显示窗口 220中点击和拖动来重新定位当前地图视图。用户也可W通过在显示 窗口 220内在其上双击来选择地理位置。
[0066] 示例巧房级卒间划分方案
[0067] 为便于地理信息系统，诸如图1的地理信息系统100中的地理空间数据的处理和 检索，能将诸如地理图像数据的地理空间数据空间地划分成多个离散的地理空间体积，每 一体积对应于特定H维坐标和分辨率。例如，在诸如虚拟球体应用的交互式地理信息系统 的上下文中，离散地理空间体积能表示用于在给定相机距离呈现特定区域的H维表示的离 散地理空间数据段。
[0068] 现在将阐述用于空间地划分用于球体或其他球状体的地理空间数据的示例性层 级空间划分方案。层级空间划分方案沿相对于球体或球状体限定的球面坐标系统中的轴空 间地划分对应于球体或其他状球体的地理空间数据。
[0069] 图3描述相对于球状体305限定的示例性球面坐标系统300的表示。球面坐标系 统300是用于与球状体305相关联的H维空间内的点的坐标系统。通过离固定原点的径向 距离（例如高度）、从固定顶点方向测量的极角（例如缔度）和从与固定顶点方向垂直的固 定基准方向测量的方位角（例如经度），来指定点的位置。
[0070] 示例性球面坐标系统300具有在球体305的中也的原点310。球面坐标系统300 包括缔度轴0、经度轴9和高度轴R。缔度轴0指定点从球状体305的第一基准面的旋转 角。经度轴9指定点从与球状体的第一基准面垂直的第二基准面的旋转角。高度轴R是指 定点离球状体305的原点310的距离的径向轴。如所示，高度轴R总是垂直于球面坐标系 统300中的球状体305的表面。
[0071] 根据特定应用，能对球面坐标系统做出各种改进。在一个例子中，在与球体相关联 的虚拟球体应用中，能根据赤道北的度数，限定缔度轴。具体地，缔度能根据大地缔度（与 地也缔度相反）限定并且能由楠圆体的法线和赤道之间的角度确定。经度轴能根据从本初 子午线东的度数限定。高度轴能沿如由诸如WGS84楠圆体的地球体限定的地球表面的点的 法线测量。本领域的普通技术人员使用在此提供的公开内容，应当理解到存在用于相对于 球状体或其他主体限定球面坐标的各种不同球面坐标系统。能使用任何球面坐标系统，而 不背离本公开内容的范围。
[0072] 能依据层级空间划分方案将用于球体或其他球状体的地理空间数据空间划分成 具有沿相对于球体或其他球状体的球面坐标系统的轴限定的恒量缔度、经度和高度的表面 的多个离散地理空间体积。能在层级树数据结构中索引和存储离散地理空间体积，W便于 地理空间数据的检索和处理。当划分方案通过层级空间划分方案中的不同级进行时，层级 空间划分方案能提供将每一离散地理空间体积细分成又一离散地理空间数据体积。具体 地，能将每一离散地理空间体积递归地划分成沿恒量缔度、经度和高度的表面的子体积。层 级地理空间划分方案的较高级的地理空间体积能对应于相对于层级地理空间划分方案中 的较低级的地理空间体积增加的细节层级和/或分辨率。
[0073] 图4描述根据本公开内容的示例性方面的具有沿相对于球体或球状体的球面坐 标系统的轴限定的恒量缔度、缔度和高度的表面的示例性离散地理空间体积320。该地理空 间体积320能是组成空间划分层级中的特定级的球体或球状体的H维空间的许多地理空 间体积中的一个。如所示，地理空间体积320具有缔度范围A 0、经度范围Acp和高度范围 A R。选择地理空间体积320的高度范围A R W便地理空间体积320为近似立方体。例如， 能相对于缔度范围A 0按JI或约3(约n)缩放高度范围，使得地理空间体积的侧面基本 上相等。如在下文详细所述，对应于离散地理空间体积320的地理空间数据，诸如具有由地 理空间体积320和其他数据限定的地理坐标的图像数据能存储为层级树数据结构中的节 点的有效负荷。
[0074] 在层级空间划分方案的下一级，地理空间体积320能沿恒量缔度、缔度和高度的 表面细分成8个约相等的子体积或封限322。每一子体积具有正好是地理空间体积320的 一半的缔度范围A 0 1、经度范围Acpi和高度范围A Ri。与子体积322相关联的地理空间数 据能存储为相对于对应于层级树数据结构中的地理空间体积320的节点的子节点的有效 负荷。在一些情况下，与子体积相关联的地理空间数据会被丢失，例如，在存在空白空间的 情况下。在该种情况下，无有效负荷信息能被存储在与空白空间相关联的子节点中。
[0075] 在层级空间划分方案的下一级，每一子体积322能沿恒量缔度、经度和高度的表 面进一步空间划分成8个约相等的子体积或封限324。每一子体积324具有正好是子体积 322的一半的缔度范围A 0 2、经度范围Acp2和高度范围A R2。与子体积342相关联的地理 空间数据能存储为相对于对应于层级树数据结构中的子体积322的节点的子节点的有效 负荷。地理空间划分方案对层级中的预期多级能W该种方式继续。
[0076] 用于空间划分方案中的不同层级的地理空间体积中的每一个的地理空间数据能 具有不同细节水平和/或分辨率W便于地理信息系统中的细节管理水平。例如，对应于子 体积322的地理空间数据能处于比与地理空间体积320相关联的地理空间数据更高水平的 细节层级和/或更精细的分辨率。类似地，对应于子体积324的地理空间数据能处于比与 子体积322相关联的地理空间数据更高的细节水平和/或更精细的分辨率。W该种方式， 当对应于地理空间体积的地理空间数据的分辨率和/或细节水平增加时，地理空间体积的 大小减小。
[0077] 能将各种技术用于增加空间划分层级中的不同级的地理空间体积的分辨率。例 女口，与地理空间体积320相关联的地理空间数据能包括具有第一分辨率的图像。与地理空 间子体积322相关联的地理空间数据能包括具有第二分辨率的图像。与地理空间对象子体 积324相关联的地理空间数据能包括具有第H分辨率的图像。第H分辨率能高于第二分辨 率，而第二分辨率能高于第一分辨率。
[0078] 替选地，每一地理空间体积320、322和324能包括相同分辨率的图像。在该实施 例中，8个子体积322能具有高于地理空间体积320的组合分辨率。64个子体积324具有 高于地理空间体积320和组合子体积322的组合分辨率。尽管在该例子中仅识别H个分辨 率，但应当理解到可W提供任何数目分辨率水平。
[0079] 根据本公开内容的特定实施例，空间划分层级中的每一地理空间体积本身能保持 为8个封限的组合。8个封限中的每一个能具有与相对于层级空间划分层级中的地理空间 体积的子地理空间体积的体积。该能提供处理与每一地理空间体积相关联的数据的优点。 例如，与每一地理空间体积相关联的图像能绘制为8个封限的被选组合。此外，能使与8个 封限中的每一个相关联的图像和/或其他数据与子地理空间体积单独地混合。
[0080] 通过沿经度和缔度轴修改用于球体的地理空间数据的已知二维四叉树曲面细分 能够实现根据本公开内容的方面的空间划分方案。具体地，能将球体或其他球状体的现有 四叉树曲面细分修改成包括沿高度轴空间划分成多个地层使得地理空间数据划分成多个 离散H维体积。
[0081] 例如，图5A和5B图示用于球体350的示例性层级空间划分方案。图5A描述用于 沿缔度轴和经度轴用于虚拟球体的地理空间数据的四叉树曲面细分。图5B描述在相对于 球体限定的球面坐标系统中沿高度轴将用于球体的地理空间数据空间划分成地层。
[0082] 参考图5A，在沿二维（例如缔度维度和经度维度）的四叉树中将球体350划分成 "瓦片"。层级中的每一级的瓦片能进一步细分成四个子瓦片，然后，其能被进一步细分成另 外的子瓦片。如图5A所示，能在H叉树中划分极点附近的地理区域来减少极点的经向压 缩。在下文中，将更详细地描述接近极点的地理空间区域的H叉树划分。
[0083] 根据本公开内容的方面，通过沿在相对于虚拟球体的球面坐标系统中限定的高度 轴另外划分地理空间数据，在H维中空间划分地理空间数据。与在二维四叉树曲面细分中 提供的二维瓦片相比，沿第H维（即，高度维度）增加空间划分提供将地理空间数据划分成 离散的H维地理空间体积。
[0084] 参考图5B，将详细地论述沿高度轴的地理空间数据的空间划分。能将虚拟球体的 地理空间350中的点的高度限定为描述点相对于与虚拟球体相关联的归一化地球体的高 度的浮点数。例如，在与地球相关联的虚拟球体的情况下，能相对于EGM96地球体描述点的 高度。通过地球体的平均半径来归一化高度坐标。在地球的例子中，能通过6, 371，OlO米 的平均半径来归一化高度坐标。其他球体和球状体将使用不同的归一化值。
[0085] 高度0依赖于地球体的表面355,并且可W视作海平面或等位面。-1的高度不是 地球体的精确中也，而是表示低于海平面的一个球体半径的高度。在地球的例子中，-1的 高度表示比海平面低-6, 371，OlO米的高度。地理空间350的归一化高度范围能从-1延伸 到空间中的5或5地球体半径。能选择该高度范围，使得依据层级空间划分方案分成两半 给出大致立方体体积。
[0086] 更具体地说，能沿高度轴将地理空间数据划分成多个地层。空间划分层级中的每 一级能包括比前一级更多的地层。用于空间划分层级中的每一级的零地层能被限定为包括 与地球体的表面相关联的高度或归一化高度=0的地层。能结构化将球体或其他球状体空 间划分成地层来确保没有位于海平面的地层之间的划分边界或地球体的平均半径。
[0087] 图5B描述跨越空间划分层级的H级将球体划分成地层。尽管为简化和图示目的 在图5B中图示了H个层级空间划分级，本领域的普通技术人员应当理解到能够在层级中 使用任意数目的空间划分级，而不背离本公开内容的范围。
[0088] 在空间划分层级的级1，能将地理空间数据划分成二个地层。如图5B所示，该通过 沿等高360的表面空间划分地理空间数据来实现。等高360的表面与2. 0的归一化高度相 关联。在空间划分层级的级1中提供的两个地层包括包含地球体的表面355的地层362。 地层362能限定为空间划分层级中的级1的0地层。如所示，层级中的级1的地层的边界 不与地球体的表面355重合。
[0089] 在空间划分层级中的级2,与级1相关联的两个地层中的每一个能进一步沿等高 365的表面被划分来将地理空间数据划分成四个地层。等高365的表面分别与0. 5和3. 5 的归一化高度相关联。与级1类似，地层368中的一个能包括地球体的表面355的地理空 间数据。地层368能限定为空间划分层级中的级2的0地层。如所示，层级中的级2的地 层的边界不与地球体的表面355重合。
[0090] 在空间划分方案中的级3,与级2相关联的四个地层的每一个能沿等高的表面被 进一步划分成8个地层。具体地，与级2相关联的每一地层能沿等高370的表面被划分（为 图示简单，370仅指定一个边界）。与空间划分方案中的级1和2类似，地层372中的一个 能包括在地球体的表面355处的地理空间数据。地层372能被限定为空间划分层级中的级 3的0地层。如所示，层级中的级3的地层的边界不与地球体的表面355重合。
[0091] 如上所述沿由与球体或球状体相关联的球面坐标系统限定的高度轴将地理空间 数据划分成地层能提供许多优点。例如，因为高度轴总是垂直于球体或球状体的表面，沿高 度轴将地理空间数据截断成地层能对高的H维对象（诸如高层建筑）和其他对象提供更有 效撞染。具体地，与由在笛卡尔坐标中产生的空间划分方案提供的H维建筑物的随机划分 相比，能垂直地划分高层建筑。此外，能将地层边界配置成在用于球体或球状体的海平面没 有空间划分来减少海平面的地理空间数据的截断。尽管在撞染与每一离散地理空间体积相 关联的可绘制数据期间，截断可能发生，但不要求。在一个方面中，例如，能在相邻地理空间 体积之间撞染边缘来隐藏不同细节水平的地理空间体积之间的裂隙。
[0092] 划分成地层还允许使用合理位数寻址地理信息系统中的地球体的表面附近的高 度的有用范围。提供下述用于将高度变换成地层的示例性地层数学：

【权利要求】
1. 一种将地理空间数据存储在与球状体相关联的地理信息系统中的计算机实现的方 法，包括： 依据层级空间划分方案，沿在相对于所述球状体的球面坐标系统中限定的等高的表 面，将地理空间数据空间地划分成多个离散的地理空间体积；以及 将与所述多个离散的地理空间体积中的每一个相关联的地理空间数据作为层级树数 据结构中的节点存储在存储器中。
2. 如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述多个离散的地理空间体积包括 具有至少部分由所述球面坐标系统中的等高的表面限定的边界的第一地理空间体积，与所 述第一地理空间体积相关联的地理空间数据作为所述层级树数据结构中的第一节点存储 在所述存储器中。
3. 如权利要求2所述的计算机实现的方法，其中，所述多个离散的地理空间体积包括 第二地理空间体积，所述第二地理空间体积是通过沿所述球面坐标系统中的等高的表面空 间地划分所述第一地理空间数据体积获得的所述第一地理空间体积的子体积，与所述第二 地理空间体积相关联的地理空间数据作为相对于所述层级树数据结构中的所述第一节点 的子节点存储在所述存储器中。
4. 如权利要求3所述的计算机实现的方法，其中，通过沿所述球面坐标系统中的恒量 纬度、经度和高度的表面将所述第一地理空间数据体积空间地划分成具有基本上相等体积 的8个子体积，来获得所述第二地理空间体积。
5. 如权利要求4所述的计算机实现的方法，其中，选择用于每一子体积的高度跨度，使 得所述8个子体积中的每一个近似为立方体。
6. 如权利要求1所述的计算机实现方法，其中，每一离散的地理空间体积的高度跨度 约为该离散的地理空间体积的纬向跨度的3倍。
7. 如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述第一地理空间体积位于所述球 状体的极点附近，所述第二地理空间数据体积是通过在三叉树中沿所述球面坐标系统的恒 量纬度、经度和高度的表面空间地划分所述第一地理空间数据体积以获得6个子体积来获 得的，所述6个子体积中的2个位于所述球状体的所述极点附近，以及所述6个子体积中的 4个远离所述球状体的所述极点，位于所述球状体的所述极点附近的2个子体积中的每一 个具有与所述第一地理空间体积的经向跨度相等的经向跨度。
8. 如权利要求7所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括将与所述6个子体积中 的每一个相关联的地理空间数据作为所述层级树数据结构中的多个第二节点中的一个的 有效负荷的至少一部分存储在所述存储器中，所述多个第二节点中的每一个是所述层级树 数据结构中的所述第一节点的子节点。
9. 一种计算机可读介质，编码有用于与球体相关联的地理信息系统中的地理空间数据 的层级树数据结构，所述层级树数据结构具有多个节点，所述多个节点包括： 与在与虚拟球体相关联的球面坐标中限定的地理空间体积相关联的父节点； 多个第一子代节点，所述第一子代节点中的每一个为所述层级树数据结构中相对于所 述父节点的子节点并且与多个第一地理空间子体积中的一个相关联，所述多个第一地理空 间子体积是通过沿等高的表面将所述地理空间体积空间地划分成多个地层来获得的。
10. 如权利要求9所述的计算机可读介质，其中，所述多个节点包括多个第二子代节 点，所述多个第二子代节点中的每一个是所述层级树数据结构中相对于所述多个第一子代 节点中的一个的子节点并且与多个第二地理空间子体积中的一个相关联，所述多个第二地 理空间子体积是通过沿等高的表面将所述多个第一地理空间子体积空间地划分成多个地 层来获得的。
11. 如权利要求9所述的计算机可读介质，其中，限定所述多个地层，使得所述多个地 层中的一个包括与所述球体的表面相关联的地理空间数据。
12. 如权利要求11所述的计算机可读介质，其中，限定所述多个地层，使得用于所述多 个地层的划分边界没有位于所述球体的表面处。
13. 如权利要求9所述的计算机可读介质，其中，所述多个第一子代节点中的每一个具 有至少部分基于与所述第一子代节点相关联的地层指定的计算机可读介质中的地址。
14. 如权利要求9所述的计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质进一步编码有四 叉树数据结构。
15. 如权利要求14所述的计算机可读介质，其中，第一地理空间数据对象存储在所述 层级树数据结构中以及第二地理空间数据对象存储在所述四叉树数据结构中。
16. 如权利要求15所述的计算机可读介质，其中，所述第一地理空间数据对象包括图 像数据对象以及所述第二地理空间数据对象包括用于所述球体的地形数据对象或向量数 据对象。
17. 如权利要求9所述的计算机可读介质，其中，每一节点具有包括指示与该节点相关 联的地理空间体积的经向跨度的数据的有效负荷。
18. 如权利要求9所述的计算机可读介质，其中，每一节点具有包括指示用于与该节点 相关联的地理空间体积的边界框的数据的有效负荷。
19. 如权利要求18所述的计算机可读介质，其中，指示所述边界框的数据是以由用于 与该节点相关联的所述地理空间体积的局部坐标系统限定的笛卡尔坐标来表示的。
20. -种将地理空间数据存储在用于球状体的地理信息系统中的计算机实现的方法， 所述方法包括： 将与极点地理空间对象相关联的地理空间数据作为层级树数据结构中的父节点的有 效负荷的至少一部分存储在存储器中，所述极点地理空间对象与位于所述球状体的极点附 近的地理空间区域相关联； 在三叉树中空间划分所述极点地理空间对象来获得第一子代地理空间对象集，所述第 一子代地理空间对象集包括第一、第二和第三子地理空间对象，所述第一子地理空间对象 与位于所述球体的所述极点附近的地理空间区域相关联并且横跨所述极点地理空间对象 的经向范围； 作为所述层级树数据结构中的父节点的多个子节点中的一个的有效负荷的至少一部 分存储与所述第一、第二和第三子地理空间对象中的每一个相关联的地理空间数据，所述 多个子节点被选择以跨越所述层级树数据结构中的三个或更多节点级保存地理空间对象 中的父-子层级。
21. 如权利要求20所述的计算机实现的方法，其中，所述方法进一步包括在三叉树中 空间划分所述第一子地理空间对象来获得第二子代地理空间对象集，所述第二子代地理空 间对象集包括第四、第五和第六子地理空间对象，所述第四子地理空间对象与位于所述球 状体的极点附近的地理空间区域相关联，并且横跨所述第一子地理空间对象的经向范围。
22. 如权利要求21所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括作为所述层级树数 据结构中的多个第二子节点中的一个的有效负荷的至少一部分存储与所述第四、第五和第 六子地理空间对象相关联的地理空间数据，所述第二子节点中的每一个是与所述第一子地 理空间对象相关联的子节点的子代。
23. -种显示地理信息系统中的地理位置的三维表示的计算机实现的方法，包括： 接收对将在显示装置的用户界面中显示的所述三维表示的内容的请求；以及 遍历存储在存储器中的层级树数据结构来识别将在所述用户界面中显示的所述三维 表示的当前视图内的可绘制有效负荷数据，所述层级树数据结构包括多个节点，所述多个 节点包括： 第一节点，具有包括与第一地理空间体积相关联的第一地理空间数据的有效负荷，所 述第一地理空间体积由相对于虚拟球体限定的球面坐标系统中的恒量纬度、经度和高度的 表面限定；以及 第二节点，具有包括与第二地理空间体积相关联的第二地理空间数据的有效负荷，所 述第二节点是所述层级树数据结构中的所述第一节点的子节点，所述第二地理空间体积是 所述第一地理空间体积的子体积，所述子体积通过沿相对于所述虚拟球体限定的球面坐标 系统中的恒量纬度、经度和高度的表面空间地划分所述第一地理空间体积来获得。
24. 如权利要求23所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括在所述显示装置的 所述用户界面中渲染所识别的可绘制有效负荷数据。
25. 如权利要求23所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括确定用于将在所述 显示装置的用户界面中显示的所述三维表示的视图规格。
26. 如权利要求25所述的计算机实现的方法，其中，每一节点的有效负荷包括指示与 该节点相关联的包围球的数据。
27. 如权利要求26所述的计算机实现的方法，其中，遍历所述层级树数据结构来识别 可绘制数据包括将所述视图规格与所述层级树数据结构中的一个或多个节点的包围球进 行比较。
28. 如权利要求25所述的计算机实现的方法，其中，每一节点的有效负荷包括指示与 该节点相关联的边界框的数据，所述边界框以由与该节点相关联的局部坐标系统限定的笛 卡尔坐标来限定。
29. 如权利要求28所述的计算机实现的方法，其中，遍历所述层级树数据结构包括将 所述视图规格与所述层级树数据结构中的一个或多个节点的所述边界框进行比较。
30. 如权利要求23所述的计算机实现的方法，其中，遍历所述层级树数据结构来识别 可绘制数据包括： 确定与所述存储器中的节点的有效负荷相关联的可用的可绘制数据；以及 经网络接口提供对在遍历所述层级树数据结构时识别的任何不可用的可绘制数据的 请求。
31. -种将地理空间数据存储在与球状体相关联的地理信息系统中的计算机实现的方 法，包括： 依据层级空间划分方案沿在相对于所述球状体的球面坐标系统中限定的等高的表面 将地理空间数据空间地划分成多个离散的地理空间体积；以及 将与所述多个离散的地理空间体积中的每一个相关联的地理空间数据作为层级树数 据结构中的节点存储在所述存储器中。
32. 如权利要求31所述的计算机实现的方法，其中，所述多个离散的地理空间体积包 括具有至少部分由所述球面坐标系统中的等高的表面限定的边界的第一地理空间体积，与 所述第一地理空间体积相关联的地理空间数据作为所述层级树数据结构中的第一节点存 储在所述存储器中。
33. 如权利要求32所述的计算机实现的方法，其中，所述多个离散的地理空间体积包 括第二地理空间体积，所述第二地理空间体积是通过沿所述球面坐标系统中的等高的表面 空间地划分所述第一地理空间数据体积获得的所述第一地理空间体积的子体积，与所述第 二地理空间体积相关联的地理空间数据作为相对于所述层级树数据结构中的所述第一节 点的子节点存储在所述存储器中。
34. 如权利要求33所述的计算机实现的方法，其中，通过沿所述球面坐标系统中的恒 量纬度、经度和高度的表面将所述第一地理空间数据体积空间地划分成具有基本上相等体 积的8个子体积，来获得所述第二地理空间体积。
35. 如权利要求34所述的计算机实现的方法，其中，选择用于每一子体积的高度跨度， 使得所述8个子体积中的每一个近似为立方体。
36. 如权利要求31至35中的任何一个所述的计算机实现的方法，其中，每一离散的地 理空间体积的高度跨度约为所述离散地理空间体积的纬向跨度的3倍。
37. 如权利要求31至36中的任何一个所述的计算机实现的方法，其中，所述第一地理 空间体积位于所述球状体的极点附近，所述第二地理空间数据体积是通过在三叉树中沿所 述球面坐标系统中的恒量纬度、经度和高度的表面空间地划分所述第一地理空间数据体积 以获得6个子体积来获得的，所述6个子体积中的2个位于所述球状体的所述极点附近，以 及所述6个子体积中的4个远离所述球状体的所述极点，位于所述球状体的所述极点附近 的所述2个子体积中的每一个具有与所述第一地理空间体积的经向跨度相等的经向跨度。
38. 如权利要求37所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括将与所述6个子体积 中的每一个相关联的地理空间数据作为所述层级树数据结构中的多个第二节点中的一个 的有效负荷的至少一部分存储在所述存储器中，所述多个第二节点中的每一个是所述层级 树数据结构中的所述第一节点的子节点。
39. 如权利要求31至38中的任何一个所述的计算机实现的方法，进一步包括遍历所述 层级树数据结构来提供所述地理空间体积的至少一个的显示。
40. -种计算机可读介质，编码有用于与球体相关联的地理信息系统中的地理空间数 据的层级树数据结构，所述层级树数据结构具有多个节点，所述多个节点包括： 与在与虚拟球体相关联的球面坐标中限定的地理空间体积相关联的父节点； 多个第一子代节点，所述多个第一子代节点中的每一个为所述层级树数据结构中相对 于所述父节点的子节点并且与多个第一地理空间子体积中的一个相关联，所述多个第一地 理空间子体积是通过沿等高的表面将所述地理空间体积划分成多个地层来获得的。
41. 如权利要求40所述的计算机可读介质，其中，所述多个节点包括多个第二子代节 点，所述多个第二子代节点中的每一个是所述层级树数据结构中相对于所述多个第一子代 节点中的一个的子节点并且与多个第二地理空间子体积中的一个相关联，所述多个第二地 理空间子体积是通过沿等高的表面将所述多个第一地理空间子体积空间地划分成多个地 层来获得的。
42. 如权利要求40或41所述的计算机可读介质，其中，限定所述多个地层，使得所述多 个地层中的一个包括与所述球体的表面相关联的地理空间数据。
43. 如权利要求42所述的计算机可读介质，其中，限定所述多个地层，使得没有用于所 述多个地层的划分边界位于所述球体的表面处。
44. 如权利要求40至43中的任何一个所述的计算机可读介质，其中，所述多个第一子 代节点中的每一个具有至少部分基于与所述第一子代节点相关联的地层分配的计算机可 读介质中的地址。
45. 如权利要求40至44中的任何一个所述的计算机可读介质，其中，所述计算机可读 介质进一步编码有四叉树数据结构。
46. 如权利要求45所述的计算机可读介质，其中，第一地理空间数据对象存储在所述 层级树数据结构中以及第二地理空间数据对象存储在所述四叉树数据结构中。
47. 如权利要求46所述的计算机可读介质，其中，所述第一地理空间数据对象包括图 像数据对象以及所述第二地理空间数据对象包括用于所述球体的地形数据对象或向量数 据对象。
48. 如权利要求40至47中的任何一个所述的计算机可读介质，其中，每一节点具有包 括指示与该节点相关联的地理空间体积的经向跨度的数据的有效负荷。
49. 如权利要求40至48中的任何一个所述的计算机可读介质，其中，每一节点具有包 括指示与该节点相关联的地理空间体积的边界框的数据的有效负荷。
50. 如权利要求49所述的计算机可读介质，其中，指示所述边界框的数据是以由用于 与该节点相关联的地理空间体积的局部坐标系统限定的笛卡尔坐标来表示的。
51. -种将地理空间数据存储在用于球状体的地理信息系统中的计算机实现的方法， 所述方法包括： 将与极点地理空间对象相关联的地理空间数据作为层级树数据结构中的父节点的有 效负荷的至少一部分存储在存储器中，所述极点地理空间对象与位于所述球状体的极点附 近的地理空间区域相关联； 在三叉树中空间划分所述极点地理空间对象来获得第一子代地理空间对象集，所述第 一子代地理空间对象集包括第一、第二和第三子地理空间对象，所述第一子地理空间对象 与位于所述球状体的所述极点附接的地理空间区域相关联并且横跨所述极点地理空间对 象的经向范围； 作为所述层级树数据结构中的父节点的多个子节点中的一个的有效负荷的至少一部 分存储与所述第一、第二和第三子地理空间对象中的每一个相关联的地理空间数据，所述 子节点被选择以跨越所述层级树数据结构中的三个或更多节点级保存地理空间对象中的 父-子层级。
52. 如权利要求51所述的计算机实现的方法，其中，所述方法进一步包括在三叉树中 空间地划分所述第一子地理空间对象来获得第二子代地理空间对象集，所述第二子代地理 空间对象集包括第四、第五和第六子地理空间对象，所述第四子地理空间对象与位于所述 球状体的所述极点附近的地理空间区域相关联，并且横跨所述第一子地理空间对象的经向 范围。
53. 如权利要求52所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括作为所述层级树数 据结构中的多个第二子节点中的一个的有效负荷的至少一部分存储与所述第四、第五和第 六子地理空间对象相关联的地理空间数据，所述多个第二子节点中的每一个是与所述第一 子地理空间对象相关联的子节点的子代。
54. 如权利要求51至53中的任何一个所述的计算机实现的方法，进一步包括遍历所述 层级树数据结构来提供所述极点地理空间对象中的至少一个的显示。
55. -种显示地理信息系统中的地理位置的三维表示的计算机实现的方法，包括： 接收对将在显示装置的用户界面中显示的三维表示的内容的请求；以及 遍历存储器中存储的层级树数据结构来识别将在所述用户界面中显示的三维表示的 当前视图内的可绘制有效负荷数据，所述层级树数据结构包括多个节点，所述多个节点包 括： 第一节点，具有包括与第一地理空间体积相关联的第一地理空间数据的有效负荷，所 述第一地理空间体积由相对于虚拟球体限定的球面坐标系统中的恒量纬度、经度和高度的 表面限定；以及 第二节点，具有包括与第二地理空间体积相关联的第二地理空间数据的有效负荷，所 述第二节点是所述层级树数据结构中的第一节点的子节点，所述第二地理空间体积是所述 第一地理空间体积的子体积，所述子体积是通过沿相对于所述虚拟球体限定的所述球面坐 标系统中的恒量纬度、经度和高度的表面空间地划分所述第一地理空间体积来获得的。
56. 如权利要求55所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括在所述显示装置的 所述用户界面中渲染所识别的可绘制有效负荷数据。
57. 如权利要求55或56所述的计算机实现的方法，其中，所述方法包括确定用于将在 所述显示装置的所述用户界面中显示的三维表示的视图规格。
58. 如权利要求57所述的计算机实现的方法，其中，每一节点的有效负荷包括指示与 该节点相关联的包围球的数据。
59. 如权利要求58所述的计算机实现的方法，其中，遍历所述层级树数据结构来识别 可绘制数据包括将所述视图规格与所述层级树数据结构中的一个或多个节点的包围球进 行比较。
60. 如权利要求57所述的计算机实现的方法，其中，每一节点的有效负荷包括指示与 该节点相关联的边界框的数据，所述边界框以由与所述节点相关联的局部坐标系统限定的 笛卡尔坐标来限定。
61. 如权利要求60所述的计算机实现的方法，其中，遍历所述层级树数据结构包括将 所述视图规格与所述层级树数据结构中的一个或多个节点的边界框进行比较。
62. 如权利要求55至61中的任何一个所述的计算机实现的方法，其中，遍历所述层级 树数据结构来识别可绘制数据包括： 确定与所述存储器中的节点的有效负荷相关联的可用的可绘制数据；以及 经网络接口提供用于在遍历所述层级树数据结构时识别的任何不可用的可绘制数据 的请求。
63. -种将地理空间数据存储在与球状体相关联的地理信息系统中的计算装置，包 括： 用于依据层级空间划分方案沿在相对于所述球状体的球面坐标系统中限定的等高的 表面将地理空间数据空间地划分成多个离散的地理空间体积的装置；以及 用于将与所述多个离散的地理空间体积中的每一个相关联的地理空间数据作为层级 树数据结构中的节点存储在存储器中的装置。
64. -种用于将地理空间数据存储在用于球状体的地理信息系统中的计算装置，所述 方法包括： 用于将与极点地理空间对象相关联的地理空间数据作为层级树数据结构中的父节点 的有效负荷的至少一部分存储在存储器中的装置，所述极点地理空间对象与位于所述球状 体的极点附近的地理空间区域相关联； 用于在三叉树中空间地划分所述极点地理空间对象来获得第一子代地理空间对象集 的装置，所述第一子代地理空间对象集包括第一、第二和第三子地理空间对象，所述第一子 地理空间对象与位于所述球状体的所述极点附近的地理空间区域相关联并且横跨所述极 点地理空间对象的经向范围；以及 用于作为所述层级树数据结构中的所述父节点的多个子节点中的一个的有效负荷的 至少一部分存储与所述第一、第二和第三子地理空间对象中的每一个相关联的地理空间数 据的装置，所述多个子节点被选择以跨越所述层级树数据结构中的三个或更多节点级保存 地理空间对象中的父-子层级。
65. -种用于显示地理信息系统中的地理位置的三维表示的计算装置，包括： 用于接收对将在显示装置的用户界面中显示的三维表示的内容的请求的装置；以及 用于遍历存储在存储器中的层级树数据结构来识别将在所述用户界面中显示的三维 表示的当前视图内的可绘制有效负荷数据的装置，所述层级树数据结构包括多个节点，所 述多个节点包括： 第一节点，具有包括与第一地理空间体积相关联的第一地理空间数据的有效负荷，所 述第一地理空间体积由相对于虚拟球体限定的球面坐标系统中的恒量纬度、经度和高度的 表面限定；以及 第二节点，具有包括与第二地理空间体积相关联的第二地理空间数据的有效负荷，所 述第二节点是所述层级树数据结构中的所述第一节点的子节点，所述第二地理空间体积是 所述第一地理空间体积的子体积，所述子体积是通过沿相对于所述虚拟球体限定的所述 球面坐标系统中的恒量纬度、经度和高度的表面空间地划分所述第一地理空间体积来获得 的。
66. -种计算机程序指令，当在处理器上执行时实现任意前述权利要求的方法。
【文档编号】G06F17/30GK104350498SQ201380029886
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】约翰·H·罗尔夫, 马修·德克斯特·汉彻 申请人:谷歌公司