本发明属于地学和空间信息科学领域，涉及栅格数据存储和读取优化方法，尤其涉及一种提供栅格数据自适应格网剖分和存储的创新优化方法和装置。
背景技术：
遥感技术的快速发展使得覆盖全球的影像获取越来越方便，而且影像分辨率的提高使得影像的数据量呈几何级数递增，往往会达到几百个gb，甚至几十个tb。
传统对地观测数据是基于原始存档数据，在数据格式和数据组织形式上都是保持着数据提供方式的原始格式，各类遥感数据的条带号标准不同，且存储格式多种多样，包括geotiff，hdf，image，netcdf等。在数据使用时，不仅需在本地安装专业软件，还需具备大量的相关数据结构和数据读取知识，并根据用户的要求对于存档的数据进行复杂的处理，特别在全球尺度求解和大数据场景中会造成大量的数据冗余、数据处理非标准化、无法适应基于互联网的计算模式等问题，还会限制很多研究人员和使用者对这些资源的利用。
因此，如何解决由于存在数据归档扩散，数据格式、命名不一致等造成数据访问困难的问题，已成为地学和空间信息科学以及多个科学研究领域中亟待解决的关键问题之一。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种landsat遥感影像数据的自适应格网剖分组织方法和装置，能够保证landsat影像数据无变形且像素无丢失，同时支持快速直接读取landsat影像数据的数值信息。
本发明结合栅格数据自身的投影和边界范围信息，对全球等经纬度格网进行投影变换和边界缓冲扩展，以匹配栅格数据像素边界，使得该自适应格网不仅能够保证landsat影像数据可以以切片形式无变形、无偏移的存储到n维数组内，还可保证无像素缺失。同时通过从时间/空间/频谱/传感器类型等多个维度构建多尺度、多维度的混合索引库，可实现landsat影像数据中满足检索条件的数值的快速读取。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种landsat影像数据的自适应格网剖分组织方法，其步骤包括：
1)根据landsat遥感影像的分辨率确定全球等经纬度格网大小，并对格网id进行定义；
2)根据要进行剖分存储的一景landsat影像的投影信息和边界范围，选择包含该景landsat影像区域的格网；
3)对选择的格网进行投影转换，使其与landsat影像的投影方式一致，同时根据该景landsat影像的像素分辨率和边界范围，对格网进行平移变换和边界缓冲扩展，使得格网边界与landsat影像的像素边界重合；
4)读取格网范围内landsat影像的切片数值，其形式为二维数组；
5)根据时间/空间/频谱/传感器类型等属性对同一格网范围内读取到的多个二维数组进行组织并构建索引。该步骤采用适合网络共享的数据模型进行存储，同时构建索引。
在所述步骤1)中，格网id是通过该格网在整个全球等经纬度格网中的相对位置来确定的。
在所述步骤2)中，每景landsat影像所对应的格网可能为一个或多个，且landsat影像采用平面坐标系统utm投影(universaltransversemercatorprojection，通用横轴墨卡托投影)，而格网为经纬度投影，所以需对landsat影像的最小外包矩形投影转换到经纬度坐标后，再进行格网的选择。
在所述步骤3)中，为保证landsat影像进行剖分存储时无变形，且像素无丢失，需根据landsat影像的像素分辨率和边界范围，对格网进行平移变换和边界缓冲扩展，即对边界进行像素的增加，使得格网的边界与landsat影像的像素边界平行，并与最外层像素边界重合。
在所述步骤4)中，读取landsat影像在该格网范围内的像素值，若像素值为空，或者像素值全部都为nodata，则不保存该格网范围内的二维数组；所述二维数组包括经度和纬度两个维度。
在所述步骤5)中，从时间/空间/频谱/传感器类型等多个维度对多个同一格网范围内读取到的二维数组进行组织，得到多维数组，并构建各个维度的索引，便于后续数据的检索和查询。
一种landsat影像数据的自适应格网剖分组织装置，包括：
格网定义单元，用于根据landsat遥感影像的分辨率确定全球等经纬度格网大小，并定义格网id；
格网选择单元，用于根据要进行剖分存储的一景landsat影像的投影信息和边界范围，选择包含该景landsat影像区域的格网；
边界重合单元，用于对选择的格网进行投影转换，使其与该景landsat影像的投影方式一致，并对格网进行平移变换和边界缓冲扩展，使得格网边界与该景landsat影像的像素边界重合；
数值读取单元，用于读取格网范围内该景landsat影像的切片数值，其形式为二维数组；
索引构建单元，用于对读取到的多个二维数组进行组织并构建索引。
进一步地，所述索引构建单元从多个维度对多个同一格网范围内读取到的二维数组进行组织，得到多维数组，并构建各个维度的索引，以便于后续数据的检索和查询；所述多个维度包括时间、空间、频谱、传感器类型中的至少两种。
一种服务器，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序，所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，所述计算机程序包括用于执行上面所述方法中各步骤的指令。
本发明的有益效果在于：
本发明根据landsat影像的投影、边界和像素分辨率等信息，对全球等经纬度格网进行投影、平移和扩展变换，使得使用变换后的格网对landsat影像数据进行切片划分和存储时，能够保证landsat影像数据无变形，且像素无丢失。同时通过多维数组模型的存储和索引的构建，可支持快速直接读取landsat影像数据的数值信息。
附图说明
图1是本实施例的landsat影像数据的自适应格网剖分组织方法的流程图。
图2为等经纬度格网划分及id标识示意图。
图3为由等经纬度格网根据landsat影像进行自适应变换的结果示意图，其中包含了等经纬度格网边界和自适应格网边界，两者基本重合。
图4为采用自适应格网进行landsat影像切片数据读取的结果图。
具体实施方式
下面以对一景具体的landsat影像(数据标识号为lc81240322014270lgn00)进行自适应格网剖分和存储为具体实施例，并配合附图，对本发明做进一步的说明。
图1是本实施例的landsat影像数据的自适应格网剖分组织方法的流程图，包括以下步骤：
第一步骤：根据栅格数据分辨率设定全球等经纬度格网大小(grid_size)，格网id定义为以经度0度，南纬90度为(0,0)，经度每增加一个格网宽度，grid_x加1，纬度每增加一个格网高度，grid_y加1。
本实施例中，针对landsat影像的30米分辨率，格网大小采用0.5°*0.5°。给定经纬度坐标信息(x,y)，可通过下面的公式(1)和(2)计算该经纬度坐标所在格网的id(grid_x，grid_y)：
grid_x＝int((x+180)/grid_size),x∈[-180,180](1)
grid_y＝int((y+90)/grid_size),y∈[-90,90](2)
第二步骤：对landsat影像的边界范围(最小外包矩形)进行投影变换，使其从utm平面坐标投影转换为wgs84经纬度坐标投影，并根据投影转换后的landsat影像边界范围选择包含landsat影像区域的格网。
本实施例中，影像lc81240322014270lgn00所在格网共35个，对应的格网示意图如图2，其中横坐标、纵坐标处的数值为经度、纬度数值，并示意了格网的grid_x、grid_y的值。
第三步骤：将步骤二选择的格网进行投影变换，使其与landsat影像的投影保持一致，同时根据landsat影像的像素大小和边界范围对投影后的格网进行平移变换和边界缓冲扩展，使格网边界与landsat影像最外层像素边界重合，得到该景landsat影像的自适应格网。
自适应格网一方面保证格网覆盖的landsat影像范围内，所有像素均是完整的，不出现半个像素在格网内，另半个像素在格网外的情况；同时还可保证landsat影像像素无丢失。等经纬度格网和自适应格网示意图如图3所示。
第四步骤：对landsat影像数据中的各个波段数据，采用自适应格网进行切片读取，得到二维数组，并保存，同时对于未完全填充的格网空白部分，补充为nodata。对于二维数组中所有元素都为nodata，或者没有数值，则不保存该二维数组。图4为采用自适应格网进行landsat影像切片数据读取的结果图。
第五步骤：采用netcdf(networkcommondataform，网络通用数据格式)组织和存储每个切片读取的该landsat影像的多个波段的数组数据，同时在内部构建经纬度和波段索引。其中经度和纬度二维空间存储格网切片的二维数组数值，波段维度为不同波段上的格网切片，并将格网切片属性(格网范围、格网投影，格网大小等)作为attribute存储在netcdf文件中。
本发明另一实施例提供一种landsat影像数据的自适应格网剖分组织装置，包括：格网定义单元，用于根据landsat遥感影像的分辨率确定全球等经纬度格网大小，并定义格网id；格网选择单元，用于根据要进行剖分存储的一景landsat影像的投影信息和边界范围，选择包含该景landsat影像区域的格网；边界重合单元，用于对选择的格网进行投影转换，使其与该景landsat影像的投影方式一致，并对格网进行平移变换和边界缓冲扩展，使得格网边界与该景landsat影像的像素边界重合；数值读取单元，用于读取格网范围内该景landsat影像的切片数值，其形式为二维数组；索引构建单元，用于对读取到的多个二维数组进行组织并构建索引。
进一步地，所述索引构建单元从多个维度对多个同一格网范围内读取到的二维数组进行组织，得到多维数组，并构建各个维度的索引，以便于后续数据的检索和查询；所述多个维度包括时间、空间、频谱、传感器类型中的至少两种。
本发明另一实施例提供一种服务器，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序，所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，所述计算机程序包括用于执行上面所述方法中各步骤的指令。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。