建立于可视化地图组件的数据空间索引研究

王晓颖

(铁岭市测绘管理办公室，辽宁 铁岭 112000)



建立于可视化地图组件的数据空间索引研究

王晓颖

(铁岭市测绘管理办公室，辽宁 铁岭 112000)

摘要：根据地理空间要素的空间对象、地理位置或形状之间空间关系，按特定规律组合的空间数据结构，通过排除筛选不相干的对象，提升空间操作的效率和速度。此等空间索引建立了多种方法，各有不同。文章对规则网格索引进行改进，在首层划分的基础上，以相邻四个网格的对角线点为中心，逐级格网划分，形成多级交错式格网划分方法的空间索引。此种方法，在定位点匹配时间和精度上有一定进步，从实验结果中可以看出，采用基于多级交错式格网划分方法的空间索引方法，充分的使用空间信息，舒缓了格网划分密集导致的数据量增加和检索用时过长等矛盾，使实时路段搜索更加快捷高效，具有一定的优越性。

关键词：可视化；地图组件；空间索引；划分方法

0引言

目前，随着经济社会的迅猛发展，人们的生活水平不断提高，汽车这个交通工具已悄然走进千家万户，致使城市交通压力不断加大，为使人们利用私家交通工具快速搜索路径，车载导航必不可少。本文研究的就是车载导航的地图匹配。因单点定位的精度较低，为解决精度低的问题，就要对单层规则网格建立空间索引，在基础网格划分上继续划分，使搜索区域逐渐变小而提高精度。以铁岭市地图数据为例进行了实验，结果表明搜索更加简捷高效。

1分析空间索引建立方法

1.1数据空间索引设计

在已有资料的道路层上，均匀的将图层实际图幅尺寸划分为a×b个网格，使各个网格为正方形，设计网格边长为500 m×500 m。在此基础上，以每个网格对角线交点为中心，再次进行500 m×500 m的网格划分，按照此等方法依次划分。即多级交错式划分方法。

如果设图幅尺寸为A×B，a，b分别为A方向和B方向的网格数量，定位点坐标为(x，y),得到如下计算过程，假设定位点在第一次网格划分中的索引块号为D，二次划分网格索引块号为(D1，D2，D3，D4)，则D1，D2，D3，D4的计算过程如公式1：

a=[A/50q]+1

b=[B/50q]+1

D=[x/50q]+[y/50q]×a+1

D1=a×b+[x/50q]+([y/50q-1])×(a-1)

D2=D1+1

D3=D1+(a-1)

D4=D3+1

(1)

式中：[ ]表示取整。

定位点的路段匹配区域(a=10)。此时的网格索引块号[D，D1，D2，D3，D4]=[6，18，19，31，32]，对尺寸确定、坐标参数已知的正方形，经过数据比较，可明确定位点在250 m×250 m格网中的位置。

单点定位精度较差，默认误差为100 m，以定位点为圆心，以100 m为半径的区域内，在首层格网中区域可能覆盖了其它网格，首层网格局限性被忽视，使定位点在某条道路上时产生重大的错误。从上述说明可看出，定位点按上述过程进行单元格逻辑判断，匹配道路范围始终在500 m×500 m的区域内。大大的减小单点定位误差带来的影响，高标准的提取待匹配路段信息[1]。

1.2建立多级划分流程

取得地图最弱外接矩形的右上角和左下角的坐标，算出高度和宽度；依据高度与宽度计算首层格网纵向和横向上的网格数b和a；明确首层网格右上角坐标，首层网格的标识从01开始；顺次计算各层网格的右上角和左下角坐标，根据算得的坐标取得处于该区域内的数量及其路径，将得到的信息数据存入数据库中，直到每单层网格结束循环；计算二层网格纵向和横向的格网数b-1和a-1； 依次计算多层级网格的右上角和左下角坐标，获取该区域的数量和路径，并将得到的信息数据存入数据库中，所有的层级格网循环结束即可[2]。

2实现多级划分的方法

2.1建立空间索引

2.1.1设定坐标系

使用1980年西安坐标系，设置成高斯-克吕格投影，取得图形坐标系统，按照坐标系要求的标准设置对应的坐标系。

2.1.2道路图层获取

各幅地图含有很多图层，本文的研究只要道路层即可，测出道路层全部图元的数量。

2.1.3数据控制

鉴定后台服务数据中是否存在数据，存在则删除，不存在则保留。使用指针删掉首条信息记录，然后挪动到第二个，依次循环，直到删掉最后一条记录再返回，清空原数据库。

2.1.4确定空间索引

确定最弱外接正方形对象，获取右上角和左下角的坐标，算得正方形的高和宽，以500为单位计算纵向上的格网数b：

int mb=int(Height /wgwz)+1;

bool mb =false;

for(int i=0;i<= mb;i++)

{

if(Height -i* wgwz ==0)

{

m=int(Height / wgwz);

mb =true;

break;

}

}

if(! mb)

{

b=int(Height / wgwz)+1;

}

使用相同的计算方法得到横向的格网数a。

2.1.5描绘多层格网

得到需要图层，不得自动刷新，设置图层为可读写状态并描绘，使用循环语句，在纵向和横向上隔500 m绘出一条横线和竖线。对每层格网编号，首层格网编号从01开始，第二层网格编号从b×a+1开始，依次类推。最终让图层自动刷新后不可读写[3]。

2.1.6数据库入库

算出多层格网中全部格网的右上角和左下角坐标，获取每个格网通过的标识号和道路数后入库。

2.2分析数据获取的经过

通过单点定位点坐标，计算确定其所在的多级网格号，网格编号位置如图1所示：

图1　两层网格编号标识

N级网格划分如图2所示，将第一层D号网格再次划分成4×4格网，得到D格网中的各个小网格的右上角坐标。当定位点在D网格的不同位置时，有可能属于{D，D1，D2，D3，D4}不同的网格内，要经过计算确定定位点在D号格网中的小格网的编码而数据。

if(i_D==6 || i_D==7 || i_D==10 || i_D==11)

{

ListDu m=LiDeDu m_D;

LiDeIDGridArray=Dew iDt[ListDu m];

m_CalBase.striDg_to_array(LiDeIDGrid_D,LiDeDu m_D,LiDeIDGridArray);

}

定位点在5、9或14、15或8、12或2、3位置时，经过计算来划定定位点所处的500 m×500 m区域，保证获取数据准确的前提下，减少获取量，可提高效率。

图2N级网格划分

3方法实验

3.1实验经过

选取铁岭市地图数据进行了实验。

3.1.1准备数据

创建新表，确定1980年西安坐标系，设置投影。打开地图，在控制界面上增加dl图层，使其处于可编缉状态，把dl图层中增加的线段存在dl表中。在可视化地图组件中找到dl表并将其保存成.gst文件。

3.1.2建立索引

启动程序，打开地图，点选建立索引响应，系统自动建立空间索引，清空数据库后，生成新的数据库表，如图3所示。

图3数据库表

3.2结果验证

1)准确性方面，原方法对单个网格检索，准确性为57%，而采用多级交错式格网划分方法，其准确性为100%，可见本文研究的准确性很高。

2)数据量方面，传统格网划分方法有2680个网格单元，多级交错式格网划分方法则有1183个网格单元，数据库中存储的记录数大幅度减少。

3)检索方面，通过单元格的检索变化，也可看出数据检索效率大大提高。

4结论

通过对空间索引方法的研究，分析各自的优缺点，文章对规则网格索引进行改进，在首层划分的基础上，以相邻四个网格的对角线点为中心，逐级格网划分，形成多级交错式格网划分方法的空间索引。此种方法，在定位点匹配时间和精度上有一定进步，从实验结果中可以看出，采用基于多级交错式格网划分方法的空间索引方法，充分的使用空间信息，舒缓了格网划分密集导致的数据量增加和检索用时过长等矛盾，使实时路段搜索更加快捷高效，具有一定的优越性。

参考文献：

[1]隋心．GPS车辆导航系统中地图匹配算法研究[D].沈阳：辽宁工程技术大学，2007.

[2]龚强.GIS及空间数据组织管理[M].哈尔滨:哈尔滨地图出版社,2004:157-169.

[3]尹旭日，张武军.Visual C++环境下mapX 的开发技术[M].北京: 冶金工业出版社，2009：21-36．

中图分类号：P208

文献标识码：B

[作者简介]王晓颖(1979-)，女，辽宁铁岭人，工程师，从事测绘业务工作。

[收稿日期]2016-01-14

文章编号：1007-7596(2016)03-0041-03