一種基于五層十五級的遙感影像瓦片式加載方法與流程

本發(fā)明涉及遙感影像瓦片式加載方法，具體涉及一種基于五層十五級的遙感影像瓦片式加載方法。用于實現(xiàn)多時相、多來源的五層十五級瓦片數(shù)據(jù)的快速加載。

背景技術(shù)：

遙感影像瓦片式加載是GIS領(lǐng)域中的重要研究內(nèi)容，傳統(tǒng)的瓦片金字塔模型不能將多源異構(gòu)的遙感影像數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的存儲和管理，不能良好的支持的多時相、來源的遙感影像的同時加載，五層十五級瓦片數(shù)據(jù)組織模型可以很好的解決多源異構(gòu)遙感影像統(tǒng)一存儲和管理的難題，同時瓦片緩存置換策略通常被用于提高瓦片的加載效率，常用的瓦片緩存置換策略包括FIFO(先進先出)，LFU(最近最少使用)，LRU(近期最少使用)等。

本發(fā)明中涉及到的名詞解釋。

GIS(Geographic Information System)有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

瓦片金字塔模型是一種多分辨率層次模型，每層細分為大小相等的矩陣瓦片，瓦片包含固定數(shù)據(jù)的采樣點。目前絕大多數(shù)金字塔模型采用倍率的方法進行構(gòu)建，使用此種構(gòu)建方法可以形成多個分辨率或者多個比例尺。金字塔模型中，在一定的地理范圍內(nèi)，隨著層級的不斷降低，其所代表的分辨率也越來越高，各層分辨率與層級的關(guān)系可以用一個公式來表示。

五層十五級數(shù)據(jù)組織模型是傳統(tǒng)的瓦片金字塔模型的一種改進，該數(shù)據(jù)組織方式摒棄了傳統(tǒng)金字塔模型中四叉樹的切分標準，制定了五層十五級的分級標準，該分級標準從大的范圍劃分為五層，每一層又從小的范圍劃分為三個層級，總共十五級。

瓦片緩存置換策略是指示系統(tǒng)緩存中哪些緩存應該被刪除的策略。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于五層十五級的遙感影像瓦片式加載方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

基于五層十五級的多時相遙感影像瓦片式加載方法，包括如下步驟：

步驟1：客戶端發(fā)送包含顯示范圍及層級的瓦片元數(shù)據(jù)請求；

步驟2：客戶端接收返回的瓦片元數(shù)據(jù)信息并生成瓦片選擇控件；

步驟3：客戶端依據(jù)用戶選擇的瓦片確定瓦片數(shù)據(jù)來源；

步驟4：客戶端加載瓦片數(shù)據(jù)并更新緩存索引。

上述技術(shù)方案中，各步驟可采用如下優(yōu)選方式：

所述的步驟1)包括：

1.1)獲取地圖容器當前地圖顯示范圍以及顯示層級：地圖左上角坐標為(LeftLat，LeftLon)，右下角坐標為(RightLat，RightLon)，顯示層級為Z；

1.2)計算地圖顯示范圍的起訖行列號：根據(jù)步驟(1)中的左上角和右下角坐標得到當前屏幕范圍的起訖行列號startx、starty、endx和endy，計算公式為：

row＝(x+90°)/d

col＝(y+180°)/d

其中row代表行號，col代表列號，x、y分別代表坐標點的經(jīng)度、緯度，d代表分割間度；

1.3)客戶端向服務器發(fā)送包含層級、行列號信息的元數(shù)據(jù)請求。

所述的步驟2)包括：

2.1)客戶端接收服務器返回的瓦片元數(shù)據(jù)信息；

2.2)客戶端依據(jù)瓦片元數(shù)據(jù)信息中每個瓦片的產(chǎn)品名稱和生產(chǎn)時間生成瓦片選擇控件。

所述的步驟3)包括：

3.1)客戶端根據(jù)瓦片名稱檢索本地緩存索引，判斷是否存在客戶端緩存；

3.2)若客戶端存在瓦片緩存，讀取緩存瓦片文件；若不存在，向服務器端請求該瓦片。

所述的步驟4)包括：。

4.1)客戶端加載顯示上一步驟返回的瓦片數(shù)據(jù)；

4.2)若上一步驟加載的瓦片來自本地緩存，更新本地緩存索引；更新last_access_time為客戶端系統(tǒng)當前時間，access_times自增1；

4.3)若上一步加載的瓦片數(shù)據(jù)來自服務器，判斷緩存空間是否已滿，若未滿，將瓦片數(shù)據(jù)本地化緩存，并插入緩存索引，其中row_num為瓦片的行號，column為列號，level_num為瓦片層級，product為瓦片產(chǎn)品類型，tile_size為瓦片文件大小，data_time為瓦片生產(chǎn)時間，create_time為瓦片首次存儲時間，last_access_time為瓦片最后一次讀取時間，access_times為瓦片讀取次數(shù)，geometry為瓦片顯示范圍；

4.4)繼續(xù)上一步，若緩存空間已滿，則執(zhí)行瓦片緩存置換，刪除部分瓦片數(shù)據(jù)，具體為根據(jù)瓦片價值公式，計算每個瓦片的緩存價值，對所有緩存瓦片進行排序，刪除瓦片緩存價值較低瓦片，然后插入服務器返回瓦片索引，瓦片價值公式為：V(i)＝0.03×Vspatial(i)+0.03×Vtime(i)+0.7×Vsize(i)+0.12×Vproduct(i)+0.12×Vdata_time(i)

上式中，V(i)代表瓦片的空間數(shù)據(jù)價值，Vspatial(i)、Vtime(i)、Vsize(i)分別代表瓦片的空間價值、時間價值、文件大小價值，Vproduct(i)代表瓦片的產(chǎn)品類型價值，Vdata_time(i)代表瓦片的生產(chǎn)時間價值；各變量值計算方法如下：

Vspatial(i)＝Area(i)/D(i)

其中：Area(i)為瓦片數(shù)據(jù)有效范圍的面積，D(i)為瓦片的數(shù)據(jù)距離，并且0≤Area(i)<1時，設定Area(i)為1，當0≤D(i)<1時，設定D(i)＝1；

Vtime(i)＝1/(current_time-store_time(i))/(access_count(i))

其中：current_time為系統(tǒng)當前時間，store_time(i)為瓦片首次存儲時間，access_count(i)為瓦片被訪問次數(shù)；

Vsize(i)＝1/(size(i))/(benchmark_size)+1

其中：size(i)為瓦片數(shù)據(jù)大小，benchmark_size為基準數(shù)據(jù)，基準數(shù)據(jù)為緩存瓦片數(shù)據(jù)的平均值；

Vproduct(i)＝(count(p))/count

其中：count代表瓦片緩存總個數(shù)，count(p)代表該產(chǎn)品類型在緩存中的總個數(shù)；

Vdata_time(i)＝(count(d))/count

其中：count(d)代表同一生產(chǎn)時間的瓦片在緩存中的總個數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有有益效果：

第一，實現(xiàn)了多時相、多來源的遙感影像瓦片式加載，使得用戶同時瀏覽、獲取不同來源、時期的遙感影像成為可能；

第二，提高了五層十五級瓦片在客戶端的加載效率，降低了客戶端內(nèi)存和流量的消耗；

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于五層十五級的遙感影像瓦片式加載流程示意圖；

圖2為本發(fā)明客戶端五層十五級瓦片緩存索引示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。

圖1是本發(fā)明的基于五層十五級的遙感影像瓦片式加載流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的方法包括以下步驟：

而本實施例中，各步驟的具體實現(xiàn)如下：

步驟1：客戶端發(fā)送包含顯示范圍及層級的瓦片元數(shù)據(jù)請求；具體包括：

1.1)獲取地圖容器當前地圖顯示范圍以及顯示層級。假定地圖左上角坐標為(LeftLat，LeftLon)右下角坐標為(RightLat，RightLon)，顯示層級為Z；

1.2)計算地圖顯示范圍的起訖行列號。將步驟(1)中的左上角和右下角坐標代入下面公式，得到當前屏幕范圍的起訖行列號startx，starty，endx，endy

row＝(x+90°)/d

col＝(y+180°)/d

其中row代表行號，col代表列號，x、y代表坐標點的經(jīng)緯度，d代表分割間度，d可由五層十五級標準層級模式表(如表1)根據(jù)層級Z獲得；

表1 五層十五級標準層級模式

1.3)客戶端向服務器發(fā)送包含層級、行列號信息的元數(shù)據(jù)請求；

步驟2：客戶端接收返回的瓦片元數(shù)據(jù)信息并生成瓦片選擇控件；具體包括：

2.1)客戶端接收服務器返回的瓦片元數(shù)據(jù)信息。服務器端返回的數(shù)據(jù)示例：["GF1_WFV3_20141220_1_8_478_1199.png","GF1_WFV3_20141220_1_8_477_1199.png","GF1_WFV3_20141220_1_8_478_1200.png","GF1_WFV3_20141225_1_8_477_1199.png"]；

2.2)客戶端依據(jù)瓦片元數(shù)據(jù)信息中每個瓦片的產(chǎn)品名稱和生產(chǎn)時間生成瓦片選擇控件。如GF1_WFV3_20141220_1_8_478_1199.png，其產(chǎn)品類型為GF-1，生產(chǎn)時間為2014年12月20日。

步驟3：客戶端依據(jù)用戶選擇的瓦片確定瓦片數(shù)據(jù)來源；具體包括：

3.1)客戶端根據(jù)瓦片名稱檢索本地緩存索引，緩存索引如附圖2所示，判斷是否存在客戶端緩存；

3.2)若客戶端存在瓦片緩存，讀取緩存瓦片文件；若不存在，向服務器端請求該瓦片。

步驟4：客戶端加載瓦片數(shù)據(jù)并更新緩存索引；具體包括：

4.1)客戶端加載顯示上一步驟返回的瓦片數(shù)據(jù)；

4.2)若上一步驟加載的瓦片來自本地緩存，更新本地緩存索引；更新last_access_time為客戶端系統(tǒng)當前時間，access_times自增1；

4.3)若上一步加載的瓦片數(shù)據(jù)來自服務器，判斷緩存空間是否已滿，若未滿，將瓦片數(shù)據(jù)本地化緩存，并插入緩存索引，其中row_num為瓦片的行號，column為列號，level_num為瓦片層級，product為瓦片產(chǎn)品類型，tile_size為瓦片文件大小，data_time為瓦片生產(chǎn)時間，create_time為瓦片首次存儲時間，last_access_time為瓦片最后一次讀取時間，access_times為瓦片讀取次數(shù)，geometry為瓦片顯示范圍；

4.4)繼續(xù)上一步，若緩存空間已滿，則執(zhí)行瓦片緩存置換，刪除部分瓦片數(shù)據(jù)，具體方法為：根據(jù)瓦片價值計算公式，計算每個瓦片的緩存價值，對所有緩存瓦片進行排序，刪除瓦片緩存價值較低瓦片，然后插入服務器返回瓦片索引。瓦片價值公式：V(i)＝0.03×Vspatial(i)+0.03×Vtime(i)+0.7×Vsize(i)+0.12×Vproduct(i)+0.12×Vdata_time(i)

上式中，V(i)代表瓦片的空間數(shù)據(jù)價值，Vspatial(i)、Vtime(i)、Vsize(i)分別代表瓦片的空間價值、時間價值、文件大小價值，Vproduct(i)代表瓦片的產(chǎn)品類型價值。Vdata_time(i)代表瓦片的生產(chǎn)時間價值。各變量值計算方法如下：

Vspatial(i)＝Area(i)/D(i)

Area(i)為瓦片數(shù)據(jù)有效范圍的面積，D(i)為瓦片的數(shù)據(jù)距離，并且規(guī)定0≤Area(i)<1時，設定Area(i)為1，當0≤D(i)<1時，設定D(i)＝1。Vtime(i)＝1/(curr

ent_time-store_time(i))/(access_count(i))

current_time為系統(tǒng)當前時間，store_time(i)為瓦片首次存儲時間，access_count(i)為瓦片被訪問次數(shù)。

Vsize(i)＝1/(size(i))/(benchmark_size)+1

size(i)為瓦片數(shù)據(jù)大小，benchmark_size為基準數(shù)據(jù)，基準數(shù)據(jù)為緩存瓦片數(shù)據(jù)的平均值。

Vproduct(i)＝(count(p))/count

count代表瓦片緩存總個數(shù)，count(p)代表該產(chǎn)品類型在緩存中的總個數(shù)。

Vdata_time(i)＝(count(d))/count

count代表瓦片緩存總個數(shù)，count(d)代表同一生產(chǎn)時間的瓦片在緩存中的總個數(shù)。

本發(fā)明提出的方法利用五層十五級瓦片數(shù)據(jù)組織模型，實現(xiàn)了多時相、來源的遙感影像瓦片式加載，并且針對五層十五級瓦片的數(shù)據(jù)特點，設計了一套瓦片緩存置換策略，其提高了瓦片加載的效率。