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(jí)的遙感影像瓦片式加載方法。用于實(shí)現(xiàn)多時(shí)相、多來(lái)源的五層十五級(jí)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?jī)?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(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)和管理，不能良好的支持的多時(shí)相、來(lái)源的遙感影像的同時(shí)加載，五層十五級(jí)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(chǔ)和管理的難題，同時(shí)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(jìn)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(shí)又稱(chēng)為“地學(xué)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(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)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(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)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(xì)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(diǎn)。目前絕大多數(shù)金字塔模型采用倍率的方法進(jìn)行構(gòu)建，使用此種構(gòu)建方法可以形成多個(gè)分辨率或者多個(gè)比例尺。金字塔模型中，在一定的地理范圍內(nèi)，隨著層級(jí)的不斷降低，其所代表的分辨率也越來(lái)越高，各層分辨率與層級(jí)的關(guān)系可以用一個(gè)公式來(lái)表示。

五層十五級(jí)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(jìn)，該數(shù)據(jù)組織方式摒棄了傳統(tǒng)金字塔模型中四叉樹(shù)的切分標(biāo)準(zhǔn)，制定了五層十五級(jí)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)從大的范圍劃分為五層，每一層又從小的范圍劃分為三個(gè)層級(jí)，總共十五級(jí)。

瓦片緩存置換策略是指示系統(tǒng)緩存中哪些緩存應(yīng)該被刪除的策略。

技術(shù)實(shí)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(wèn)題，提供一種基于五層十五級(jí)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(jí)的多時(shí)相遙感影像瓦片式加載方法，包括如下步驟：

步驟1：客戶(hù)端發(fā)送包含顯示范圍及層級(jí)的瓦片元數(shù)據(jù)請(qǐng)求；

步驟2：客戶(hù)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(hù)端依據(jù)用戶(hù)選擇的瓦片確定瓦片數(shù)據(jù)來(lái)源；

步驟4：客戶(hù)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(dāng)前地圖顯示范圍以及顯示層級(jí)：地圖左上角坐標(biāo)為(LeftLat，LeftLon)，右下角坐標(biāo)為(RightLat，RightLon)，顯示層級(jí)為Z；

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

row＝(x+90°)/d

col＝(y+180°)/d

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

1.3)客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送包含層級(jí)、行列號(hào)信息的元數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

所述的步驟2)包括：

2.1)客戶(hù)端接收服務(wù)器返回的瓦片元數(shù)據(jù)信息；

2.2)客戶(hù)端依據(jù)瓦片元數(shù)據(jù)信息中每個(gè)瓦片的產(chǎn)品名稱(chēng)和生產(chǎn)時(shí)間生成瓦片選擇控件。

所述的步驟3)包括：

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

3.2)若客戶(hù)端存在瓦片緩存，讀取緩存瓦片文件；若不存在，向服務(wù)器端請(qǐng)求該瓦片。

所述的步驟4)包括：。

4.1)客戶(hù)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(lái)自本地緩存，更新本地緩存索引；更新last_access_time為客戶(hù)端系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，access_times自增1；

4.3)若上一步加載的瓦片數(shù)據(jù)來(lái)自服務(wù)器，判斷緩存空間是否已滿(mǎn)，若未滿(mǎn)，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(hào)，column為列號(hào)，level_num為瓦片層級(jí)，product為瓦片產(chǎn)品類(lèi)型，tile_size為瓦片文件大小，data_time為瓦片生產(chǎn)時(shí)間，create_time為瓦片首次存儲(chǔ)時(shí)間，last_access_time為瓦片最后一次讀取時(shí)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(mǎn)，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(jià)值公式，計(jì)算每個(gè)瓦片的緩存價(jià)值，對(duì)所有緩存瓦片進(jìn)行排序，刪除瓦片緩存價(jià)值較低瓦片，然后插入服務(wù)器返回瓦片索引，瓦片價(jià)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(jià)值，Vspatial(i)、Vtime(i)、Vsize(i)分別代表瓦片的空間價(jià)值、時(shí)間價(jià)值、文件大小價(jià)值，Vproduct(i)代表瓦片的產(chǎn)品類(lèi)型價(jià)值，Vdata_time(i)代表瓦片的生產(chǎn)時(shí)間價(jià)值；各變量值計(jì)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(shí)，設(shè)定Area(i)為1，當(dāng)0≤D(i)<1時(shí)，設(shè)定D(i)＝1；

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

其中：current_time為系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，store_time(i)為瓦片首次存儲(chǔ)時(shí)間，access_count(i)為瓦片被訪(fǎng)問(wèn)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(zhǔn)數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)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(gè)數(shù)，count(p)代表該產(chǎn)品類(lèi)型在緩存中的總個(gè)數(shù)；

Vdata_time(i)＝(count(d))/count

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

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有有益效果：

第一，實(shí)現(xiàn)了多時(shí)相、多來(lái)源的遙感影像瓦片式加載，使得用戶(hù)同時(shí)瀏覽、獲取不同來(lái)源、時(shí)期的遙感影像成為可能；

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

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于五層十五級(jí)的遙感影像瓦片式加載流程示意圖；

圖2為本發(fā)明客戶(hù)端五層十五級(jí)瓦片緩存索引示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明的基于五層十五級(jí)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(shí)施例中，各步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下：

步驟1：客戶(hù)端發(fā)送包含顯示范圍及層級(jí)的瓦片元數(shù)據(jù)請(qǐng)求；具體包括：

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

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

row＝(x+90°)/d

col＝(y+180°)/d

其中row代表行號(hào)，col代表列號(hào)，x、y代表坐標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，d代表分割間度，d可由五層十五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)層級(jí)模式表(如表1)根據(jù)層級(jí)Z獲得；

表1 五層十五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)層級(jí)模式

1.3)客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送包含層級(jí)、行列號(hào)信息的元數(shù)據(jù)請(qǐng)求；

步驟2：客戶(hù)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(hù)端接收服務(wù)器返回的瓦片元數(shù)據(jù)信息。服務(wù)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(hù)端依據(jù)瓦片元數(shù)據(jù)信息中每個(gè)瓦片的產(chǎn)品名稱(chēng)和生產(chǎn)時(shí)間生成瓦片選擇控件。如GF1_WFV3_20141220_1_8_478_1199.png，其產(chǎn)品類(lèi)型為GF-1，生產(chǎn)時(shí)間為2014年12月20日。

步驟3：客戶(hù)端依據(jù)用戶(hù)選擇的瓦片確定瓦片數(shù)據(jù)來(lái)源；具體包括：

3.1)客戶(hù)端根據(jù)瓦片名稱(chēng)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(hù)端緩存；

3.2)若客戶(hù)端存在瓦片緩存，讀取緩存瓦片文件；若不存在，向服務(wù)器端請(qǐng)求該瓦片。

步驟4：客戶(hù)端加載瓦片數(shù)據(jù)并更新緩存索引；具體包括：

4.1)客戶(hù)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(lái)自本地緩存，更新本地緩存索引；更新last_access_time為客戶(hù)端系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，access_times自增1；

4.3)若上一步加載的瓦片數(shù)據(jù)來(lái)自服務(wù)器，判斷緩存空間是否已滿(mǎn)，若未滿(mǎn)，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(hào)，column為列號(hào)，level_num為瓦片層級(jí)，product為瓦片產(chǎn)品類(lèi)型，tile_size為瓦片文件大小，data_time為瓦片生產(chǎn)時(shí)間，create_time為瓦片首次存儲(chǔ)時(shí)間，last_access_time為瓦片最后一次讀取時(shí)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(mǎn)，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(jià)值計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)瓦片的緩存價(jià)值，對(duì)所有緩存瓦片進(jìn)行排序，刪除瓦片緩存價(jià)值較低瓦片，然后插入服務(wù)器返回瓦片索引。瓦片價(jià)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(jià)值，Vspatial(i)、Vtime(i)、Vsize(i)分別代表瓦片的空間價(jià)值、時(shí)間價(jià)值、文件大小價(jià)值，Vproduct(i)代表瓦片的產(chǎn)品類(lèi)型價(jià)值。Vdata_time(i)代表瓦片的生產(chǎn)時(shí)間價(jià)值。各變量值計(jì)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(shí)，設(shè)定Area(i)為1，當(dāng)0≤D(i)<1時(shí)，設(shè)定D(i)＝1。Vtime(i)＝1/(curr

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

current_time為系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，store_time(i)為瓦片首次存儲(chǔ)時(shí)間，access_count(i)為瓦片被訪(fǎng)問(wèn)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(zhǔn)數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)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(gè)數(shù)，count(p)代表該產(chǎn)品類(lèi)型在緩存中的總個(gè)數(shù)。

Vdata_time(i)＝(count(d))/count

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

本發(fā)明提出的方法利用五層十五級(jí)瓦片數(shù)據(jù)組織模型，實(shí)現(xiàn)了多時(shí)相、來(lái)源的遙感影像瓦片式加載，并且針對(duì)五層十五級(jí)瓦片的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套瓦片緩存置換策略，其提高了瓦片加載的效率。