一种海量地形数据组织发布方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地理信息处理和应用技术领域，特别涉及一种基于地理信息数据的管理，影像压缩、接边及融合，减少存储空间，提高访问效率，便于更新维护，海量地形数据的高效的组织、管理和发布的一种海量地形数据组织发布方法。
【背景技术】
[0002]地理信息技术(Geographic Informat1n System或 Geo — Informat1n system,GIS)有时又称为“地学信息技术”或“资源与环境信息技术”。它是一种特定的十分重要的空间信息技术。它是在计算机硬、软件技术支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术方法。而这种技术可以应用在房地产领域中的建筑漫游，如房地产漫游，小区浏览，楼盘漫游，三维虚拟样板房等房地产虚拟现实三维展示；在规划领域中可以应用在市政规划，城市规划，城市形象展示，数字化城市，城市数字化工程，园区规划，场馆建设等；在园林领域可以用于园林场景的景区宣传，旅游景点开发，地形地貌表现，国家公园，森林公园，自然文化遗产保护，历史文化遗产记录，园区景观规划，场馆绿化，小区绿化，楼盘景观展示等；在工业设计领域可以为工业产品，电子产品进行展示；在游戏动画中可以实现动画展示、游戏动画电影动画等；在虚拟现实演播室，虚拟现实舞台，虚拟商业空间，虚拟现实环境表现等诸多项目的应用中起到展示与宣传，辅助销售，辅助办公等作用。
[0003]从以上的实际应用案例可以看到，数据可视化等各行业的应用虽然千差万别，但从解决方案上来说，其底层的核心技术是相同的，最终都要将数据和信息以图形化，交互式地呈现给用户，因此都用到海量数据的组织、管理与快速发布。
[0004]随着遥感卫星和数字摄影测量技术的日益成熟，卫星遥感信息逐渐成为GIS中的一种重要数据来源，而遥感影像数据作为国家空间数据框架中的重要基础数据，对“国家空间数据基础设施”建设所起的作用也日益增强。在影像数据应用需求急速增长的前提下，对日益庞大的数据进行有效的管理和利用成为了数字摄影测量和遥感图像处理领域迫切需要解决的问题。特别是数据组织化管理、发布和管理分布的海量影像数据从而为国土规划、测绘遥感、交通、水利电力、农林环保等各种应用提供影像信息服务更具有现实意义。
[0005]地形数据具有海量的特征，一般一个省级的高分辨率地形数据量可达500-1000GB。随着计算机硬件存储设备容量增加，海量数据的存储得以实现，但是对于海量地形数控的管理和发布国内外学者还处于深入研究阶段，OGC制定了影像信息服务接口，并且有一个示范的网站；微软公司为了展示其数据库管理软件SQL Server的海量管理能力和IIS的海量信息发布能力发布了基于Internet的影像数据库Mierosoft TerraServer0而国内在研究数据组织管理和数据发布比较单一。目前主流的三维地形组织存储方法是利用四叉树结构将DEM与DOM数据进行分块建立索引管理地形数据。但在地形分块过程中主要存在以下问题:
I)、多层DOM重采样与影像融合问题: A、通常只考虑一层DOM影像与全球背景影像，且DOM影像通过增加透明通道后与全球背景影像叠加(图像颜色格式RGBA，每个像素4个字节)，该方法无疑增加了内存。
[0006]B、没有考虑其他影像，例如历史影像、红外影像……，扩展性应用受限。
[0007]2), DEM重采样与相邻地块裂缝问题:
相邻地块处于不同分辨率层次时，共享边界取样点不重合，导致出现T裂缝。常用的相邻地块裂缝消除方法有去点、加点法。去点法是在较高分辨率的分块的边界上跳过一些点不绘制，这样可以保持相邻分块的连续性。加点法就是在较低分辨率的分块边界上新增一些顶点以达到两个分块顶点保持连续的目的。无论是新增点还是去除点都需要对整个地形进行遍历并且对相关分块重新进行三角形剖分，丧失了分块的独立性，增加了缓存的压力，加大了问题的复杂性，进而影响到效率。
[0008]3)、分块数据快速入库问题:
地形数据分级分块生成海量三维地形数据块记录，如何快速入库是发布地形数据的关键问题。除了常用的数据库本身的并发访问，记录批插入、多线程数据发布处理等，重点需降低地块数据的读写次数。
[0009]4)、自定义裁剪区域与增量发布问题:
自定义裁剪区域指发布地形数据时有时只需处理感兴趣的区域(矩形或多边形)进行发布到数据库，如何解决局部不规则影像的分级分块处理是比较繁琐的事情。
[0010]而国内的相关数据发布系统在处理多比例尺、多分辨率的海量地形数据，多用户的数据请求方面效率比较低，系统的灵活性、通用性和可移植性等方面存在不足，不能满足用户的基本需求，更不用说对数据的增量发布需求的满足。
[0011]目前，还没有一个完善的方法可以同时解决基于海量地形数据组织结构构建可方便数据更新及快速检索和获取等技术问题；同时，可以对影像压缩、接边及融合，减少存储空间，提高访问效率，便于更新维护，使海量地形数据能够进行多平台数据发布与共享；为不同行业的深度应用提供安全、可靠、准确、高效的数据支撑。
【发明内容】
[0012]为了解决现有技术中存在的技术难题，可以同时解决基于海量地形数据组织结构构建可方便数据更新及快速检索和获取等技术问题；同时，可以对影像压缩、接边及融合，减少存储空间，提高访问效率，便于更新维护，使海量地形数据能够进行多平台数据发布与共享；为不同行业的深度应用提供安全、可靠、准确、高效的数据支撑。
[0013]本发明实施例提供一种海量地形数据组织发布方法，包括如下步骤:
读取地形数据:将正射影像和数字高程影像数据进行读取，在影像读取中可同时读取一图幅影像、多图幅影像，每幅影像的分辨率可不同，每幅影像的范围也可重复，形成一层、多层地形数据；
统一地形数据坐标:判断影像地理坐标系是否一致，如果判断为是则进行下一步处理，如果为否，则将其数据坐标转换到统一的地理坐标系下；
选取地形数据范围:判断是否对影像的范围进行整体选取或进行自定义范围选取，如进行整体选取就进行下一步处理，如进行自定义范围选取则进行多边形范围判断并截取该范围内的影像数据并进行下一步处理: 建立索引信息:首先根据海量地形数据的整体范围进行物理分块，对分块后的地形范围再进行分级分块构建整体的数据结构，然后根据地形数据的地理坐标位置确定其在整体数据结构中的坐标索引位置，即建立索引信息；
重采样地形数据:根据建立的索引信息对每块地形数据进行重新采样处理；
融合地形数据:如果发布的多层地形数据中设置了背景层，则将分块处理后的地形数据嵌入到背景层范围对应的分块数据中；其中可通过地理坐标位置来确定影像数据所属分块的索引信息；
发布地形数据:将分级分块后的地形数据和索引信息存储到各种不同类型的数据源中。
[0014]一种海量地形数据组织发布方法，所述该方法还包括增量发布步骤，其中:
增量发布:在已有的地形数据源中再次发布新数据到此数据源中，用于地形数据的局部更新与地形数据范围的扩展；
其中，所述增量发布的具体步骤为:
1)、获取增量发布数据的地形信息；
2)、根据地形信息遍历每个地块；
3)、读取包含本地块的所有地形数据到缓冲区中；
4 )、把增量地块数据存储到数据源中。
[0015]一种海量地形数据组织发布方法，所述读取地形数据的步骤具体可为:将正射影像和数字高程影像数据进行读取，在影像读取中可读取一个图层影像也可读取历史影像、红外影像不同图层的影像中的一种、多种图层叠加影像，并且可设置其中的一层地形数据为背景图层。
[0016]一种海量地形数据组织发布方法，所述选取地形数据范围的具体步骤为:
1)、创建多边形范围:输入多边形点集创建自定义范围；
2)、合并每块地形数据的范围:将每块地形设置的多边形范围进行合并，生成一个多边形范围信息；
3)、利用多边形范围信息创建缓存地形:将多边形内的地形数据存储到地形缓存中。
[0017]一种海量地形数据组织发布方法，所述重采样地形数据可分为对DOM和DEM分别进行影像重新采样处理:
其中:
在对DOM进行分级分块重采样处理时可根据最低分辨率进行处理，得到采样后的数据信息；
在对DHM进行分级分块重采样处理时考虑同级相邻地块采样点的DHM值时，先整体进行DEM重采样再给分块后各采样点赋值；考虑相邻但不同级别地块DEM采样时，为消除地形显示时的裂缝处理问题可通过公式(2* (2n+l) -1) * (2* (2n+l)-1)进行分级分块处理，边界上取相邻点的平均值得到子级地块的边界点的DEM高程点值。
[0018]一种海量地形数据组织发布方法，所述重采样地形数据可对DOM进行影像重新采样处理:
其中:对DOM进行影像重新采样处理进一步可为:
I)、根据地形分级分块索引信息，遍历各张影像的地形分级分块中每个地块； 2 )、读取每个地块的各张影像数据，获得重新采样后的数据信息。
[0019]一种海量地形数据组织发布方法，所述重采样地形数据可对DEM进行影像重新采样处理:
其中:对D