一种面向实景三维的一码多态数据管理方法及系统

本发明属于实景三维数据管理领域，具体涉及一种面向实景三维的一码多态数据管理方法及系统。

背景技术：

1、实景三维是新型基础测绘标准化产品，主要通过在三维地理场景上承载结构化、语义化、支持人机兼容理解和物联实时感知的地理实体进行构建，为社会经济发展和各部门信息化提供统一的空间基底。其中，地理实体是现实世界中占据一定且连续空间位置和范围、单独具有同一属性或完整功能的地理对象，而基础地理实体指的是通过基础测绘采集和表达的地理实体，是其他地理实体和相关信息的定位框架与承载基础。基础地理实体因具有语义化、结构化等特征，需使用标准化范式表达其语义属性、空间结构、地理位置、时间特征等多维度信息，涉及多源异构的海量数据。因此，为满足基础地理实体的表达和应用需求，有序高效的集成管理各类异构数据成为实景三维数据管理面临的一个巨大挑战。

2、目前实景三维数据管理方法以管理地理大数据的常规思路为主，例如专利公开号为cn115471617a的中国专利采用的切片索引更新方式、公开号为专利cn114549761a的中国专利采用的分布式存储方式，虽然可以解决海量数据存储和管理问题，但不符合实景三维实体化描述地理世界的特点，未能发挥以实体编码为纽带管理异构数据的优势，难以满足实景三维基础地理实体结构化、语义化的应用服务需求。为支撑实景三维数据智能综合应用，现在提出一种符合实景三维特色的新型数据管理方法，实现了以实体为单位的数据快速存储、统一管理和按需更新，能够有效满足实景三维基础地理实体服务的应用需求。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的需求，本发明的目的在于提供一种面向实景三维的一码多态数据管理方法及系统，实现以实体编码关联管理实景三维中多形态、多时态的数据。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、第一方面，提供了一种面向实景三维的一码多态数据管理方法，包括以下步骤：

4、s1：基于预设的一码多态数据模型，收集整理实景三维数据，所述一码多态数据模型通过综合分析基础地理实体属性、形态、时态特征进行设计；

5、s2：将实景三维数据进行预处理，所述实景三维数据包括矢量、三维模型、数字正射影像、倾斜摄影，所述预处理操作包括格式转换、坐标转换、图幅接边和质量控制；

6、s3：根据实体分类、空间位置、几何形态、时间信息为基础地理实体赋唯一编码，并对数字正射影像和倾斜摄影数据进行网格剖分和编码；

7、s4：将矢量和三维模型数据存储在yukon数据库，数字正射影像和倾斜摄影数据根据空间网格按照年份进行本地存储；

8、s5：以编码为索引，联动更新同一实体或同一网格涉及的所有数据；

9、s6：基于构建的实景三维数据管理系统，通过编码自动关联索引、处理展示，实现实体多形态、多时态等的全方位表达。

10、进一步地，s1中描述的一码多态数据模型具体为：

11、基础地理实体是实景三维产品体系的核心概念，作为其他地理实体和相关信息的定位框架与承载基础，其状态可以分为形态和时态两种；从形态来看，基础地理实体有二维和三维两种形态，二维形态包括矢量形态、数字正射影像形态等，三维形态包括白模形态、倾斜摄影单体化模型形态、三维精细模型形态等；从时态来看，同一基础地理实体在不同的时间点拥有不同的属性、几何形态、实体关系；一码多态数据模型将各个状态的数据，以基础地理实体为管理单元，通过统一的编码进行关联组织，支持通过编码查找到实体所有状态的相关数据，实现各类数据的一体化存储、管理和展示。

12、进一步地，s2中实景三维数据预处理，不同数据的预处理方法具体为：

13、在保证信息转换无损的情况下，将不同格式的实景三维数据转换为统一的数据交换格式；

14、将不同坐标系的实景三维数据转换至2000国家大地坐标系；

15、对分幅形式的数据进行图幅接边处理，将图幅边界处不完整的线、面数据进行连接、合并等处理，确保数据的完整性；

16、检查最终结果数据的时空基准正确性、属性完整性。

17、进一步地，s3中所描述的实景三维数据编码方法为：

18、矢量和三维模型数据编码：矢量和三维模型数据编码使用三段式实体编码格式，具体的：空间位置码+分类码+时间码；其中，空间位置码采用北斗网格位置码，并依据基础地理实体特征进行适应性调整，扩展二维及三维空间的格网层级。位置码分为26位二维位置码和44位三维位置码两种形式，矢量数据使用二维位置码，三维模型数据使用三维位置码；6位分类码用于记录实体分类的一级类和二级类，以实景三维基础地理实体分类代码为标准；8位时间码用于记录实体当前状态的时间信息，格式为yyyymmdd，其中y表示年，m表示月，d表示日；编码结果存储在基础地理实体的属性中。

19、倾斜摄影和数字正射影像数据编码：倾斜摄影和数字正射影像数据具有连续性，并不直接表达单体化实体，只记录数据的空间位置信息，由实体编码快速查找到实体所在空间位置的倾斜摄影、数字正射影像；编码前将两类数据根据各层级空间的网格剖分规则进行数据切片，将26位空间位置码设为切片文件名称。

20、进一步的，s4中所描述的基于yukon数据库的二三维数据存储方法如下：

21、编码后的矢量数据和三维模型数据统一组织存储在国产化yukon数据库。yukon数据库是在postgis基础上新增yukongeomodel、yukongeogridcoder等模块后支撑二三维一体化空间数据存储的关系型数据库,能较好的满足一码多态的数据管理、可视化和分析需求。在数据组织设计方面，矢量数据按照实体一级类分表进行存储，每张表以实体编码作为主键，三维模型数据单表存储，表名为实体编码。

22、进一步地，在s4中所描述的结合时空特征的本地数据存储方法为：

23、剖分切片后的数字正射影像和倾斜摄影数据使用本地存储的方式组织管理，使用二级文件夹进行分类以便于数据索引。其中，源数据根据数据年份分一级文件夹，在同一年份文件夹中根据剖分网格精度分二级文件夹，二级文件夹中存储同一年份同一精度的数字正射影像和倾斜摄影切片数据。

24、进一步地，s5中所描述的实景三维数据更新方式包括以下两种：

25、按实体更新：以基础地理实体为单位更新矢量数据和三维模型数据；选择需要更新的实体，通过实体编码在yukon数据库进行数据搜索，查询到主键符合条件的矢量数据和表名符合条件的三维模型数据，统一进行数据替换；

26、按网格更新：以空间网格为单位更新数字正射影像和倾斜摄影数据；选择需要更新的某时点某层级的特定网格，通过时间一级文件夹和层级二级文件夹找到待更新的切片数据所在文件夹，通过待更新网格和切片文件名称的匹配查找到待更新文件进行数据更新。

27、进一步地，s6中所描述的数据索引及形态构建方法，具体为：

28、通过查询或选择的方式选中特定实体，获取实体编码；在yukon数据库和本地存储文件夹内索引所有形态和时态的关联数据，包括矢量数据、三维模型数据、数字正射影像数据和倾斜摄影数据；将矢量数据按照实体高度字段进行拉伸生成白模，借助矢量数据对数字正射影像数据和倾斜摄影数据进行单体化处理，最终生成选定实体的矢量形态、白模形态、精细模型形态、数字正射影像形态和倾斜摄影形态。

29、第二方面，提供了一种面向实景三维的一码多态数据管理系统，所述系统包括以下模块：

30、地图浏览模块，用于支持二三维地图浏览、设置图层可视化效果，并且提供地图工具，以实现量算、飞行、标绘功能；

31、实体查询模块，用于提供按照编码、名称、空间位置等多种方式的实体检索方式，并支持模糊搜索；

32、数据更新模块，用于面向不同的更新需求提供按实体、按网格两种更新方式，通过编码关联自动查找待更新数据项，完成数据替换；

33、多态展示模块，用于基于一码关联展示特定实体的所有形态和时态，使用分屏的方式展示各个形态，并在每个形态分屏内提供时间节点选项以实现时态的切换；

34、统计分析模块，用于支持二维空间分析和三维空间分析，并提供基础地理实体按类型、按时间、按形态的统计功能。

35、本发明的有益效果：

36、本发明在使用的过程中，综合分析基础地理实体属性、形态、时态特征，设计了一种一码多态数据模型；通过格式转换、图幅接边等步骤完成数据的预处理；根据实体分类、空间位置、几何形态、时间信息为基础地理实体赋唯一编码，并对数字正射影像和倾斜摄影数据进行网格剖分；使用yukon数据库和本地存储相结合的方式按编码对数据进行分类存储；实现按实体、按网格等多种方式的数据更新；构建实景三维数据管理系统，通过实体编码关联索引、处理、展示，实现基础地理实体形态和时态的全方位展示。

37、本发明通过实体编码为纽带关联管理基础地理实体多形态多时态数据，实现了以实体为单位的数据快速存储、统一管理和按需更新，更好的满足了实景三维基础地理实体服务的应用需求。此外，研究提出了切实有效的一码多态数据模型、存储体系、更新方案和系统应用等，为实景三维项目中数据的实际管理和更新提供了更加高效可靠的技术方法支撑。