矢量數據發布系統的製作方法

2023-09-27 07:48:35

專利名稱：矢量數據發布系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及地理信息系統領域，具體而言，涉及一種矢量數據發布系統。
背景技術：
地理信息系統(Geographic Information System, GIS)是在計算機硬、軟體系統 支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行採集、儲 存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理 空間實體數據及其關係，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用於分 析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決複雜的規劃、決策和管理問題。
矢量數據是用點，線，面及其X， Y坐標來構建點，線，面等具體空間要素的數據模 型。 1)矢量數據(Vector Data)是在直角坐標系中，用X、Y坐標表示地形或地理 實體的位置和形狀的數據。矢量數據一般通過記錄坐標的方式來儘可能將地理實體的空間 位置表現的準確無誤。 點實體在二維空間中，點實體可以用一對坐標X， Y來確定位置； 線實體線實體可以認為是由連續的直線段組成的曲線，用坐標串的集合(Xl，
Y1，X2，Y2......Xn，Yn)來記錄； 面實體在記錄面實體時，通常通過記錄面狀地物的邊界來表現，因而有時也稱為 多邊形數據。 2)矢量數據是計算機中以矢量結構存貯的內部數據，是跟蹤式數位化儀的直接產 物。在矢量數據結構中，點數據可直接用坐標值描述；線數據可用均勻或不均勻間隔的順序 坐標鏈來描述；面狀數據(或多邊形數據)可用邊界線來描述。矢量數據的組織形式較為 複雜，以弧段為基本邏輯單元，而每一弧段以兩個或兩個以上相交結點所限制，並為兩個相 鄰多邊形屬性所描述。在計算機中，使用矢量數據具有存儲量小，數據項之間拓撲關係可從 點坐標鏈中提取某些特徵而獲得的優點。主要缺點是數據編輯、更新和處理軟體較複雜。
目前，矢量空間數據通常採用關係型資料庫管理系統(DatabaseManagement System, DBMS)進行管理，如0racle、 SQL Server等，這些主流的商業關係型資料庫管理系 統均有專門的組件支持地理空間信息的存儲和訪問，而一些主要的地理信息系統開發商也 提供了相應的中間件，支持地理空間數據的入庫、檢索和訪問。近年來，地理空間數據組織、 管理的研究難題在於如何快速高效發布大數據量矢量圖層數據，支持前端快速顯示。
當前，國內外比較優秀的GIS平臺有四家Supermap、 M即GIS、 ArcGIS、 M即info。 四家GIS平臺廠商分別具有自己獨自的矢量數據發布引擎MS，比如ArcGIS的ArcMS。下 面就已ArcMS為例，重點講述一下它們當前的矢量圖層數據發布原理及其功能、性能局限 性。 圖1示出了根據相關技術的ArcIMS體系示意圖，如圖1所示，包括表現層、業務 邏輯層和數據存儲層，其中，表現層可以是瀏覽器、JAVA應用程式或者是C/S的桌面程序；
3業務邏輯層包括WEB伺服器、ArcMS連接器，ArcMS的應用伺服器和ArcMS空間服務 器，其中ArcMS的應用伺服器和ArcMS空間伺服器是ArcIMS自帶的，ArcIMS支持自帶的 servlet連接器或者使用javaconnector，前者必須與web月艮務器(Apache、 IIS或者Tomcat 等)綁定，而javaconnector支持http、 tcp-ip等多種協議，可選擇地與web伺服器綁定， ArcIMS返回給連接器一個圖片URL地址(存在文件寫)，需要Web伺服器對外提供服務(存 在文件讀)；ArcMS應用伺服器包括管理虛擬伺服器、地圖服務(admin配置的)，連接器請 求線程管理等，連接器調用它，它再調用空間伺服器。 一個應用伺服器可以連接多個空間服 務器；ArcIMS空間伺服器把矢量樹生成圖片，或做空間分析，查詢等，為ArcIMS的核心。
圖1中的數據存儲層包括ArcIMS支持的文件，或arcsde等。 表現層和業務邏輯層之間通訊協議為HTTP協議。業務邏輯層內部採用ArcXML格 式作為通訊語言。業務邏輯層和數據層之間的通訊協議為Arclnfo公司內部協議。ArcSDE 採用SQL語言和資料庫交流。 由於ArcIMS空間伺服器繪製一個圖片後，將圖片內容保存到一個文件中，並形成 一個URL傳遞給表現層，表現層需要再次通過HTTP協議得到這個圖片。為了減少通訊消耗 的時間，也可以讓連接器直接根據URL得到圖片內容，並將圖片內容直接返回給表現層。
以下對Arc IMS的響應時間進行分析，從瀏覽器發出的一次麗S請求，需要經過WEB 伺服器(含連接器)、ArcIMS應用伺服器，ArcIMS空間伺服器、ArcSDE以及資料庫這5個 單獨的進程。請求中消耗的時間大致分為1)表現層傳輸時間(包括得到圖片時間和發送 請求時間)；2)業務層對立進程中消息傳遞時間；3)渲染時間；4)資料庫查詢時間；5)請求 解析時間。 在實現本發明過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題中間過程過多， 造成時間浪費，主要表現為中間進程多、傳輸的數據量大、渲染的速度慢、解析速度慢以及 查詢速度慢；數據的入庫發布工作，無法自動進行，需要大量的人工操作，耗時耗力；查詢 速度慢，每一個矢量圖層，在ArcMS管理下，至少分為3個圖層S表，F表和業務表，這三個 表都有主鍵索引，在一次查詢過程中，ArcIMS需要向資料庫發送這3個表複雜的聯合查詢， 這延長了查詢時間，增加了業務的複雜程度；同時，ArcIMS採用原始的網格索引，一方面性 能不能適應不斷變化的業務數據，另外一方面需要事先規定圖層範圍。

發明內容
本發明旨在提供一種矢量數據發布系統，能夠解決現有技術中中間過程較多導致 所需時間較長的問題。 在本發明的實施例中，提供了一種矢量數據發布系統，包括資料庫模塊、引擎模 塊和表現模塊，其中 表現模塊，用於接受客戶端的請求命令，並展現引擎模塊對請求命令的響應；
資料庫模塊，用於從客戶端獲取矢量數據，並將對應的矢量圖層保存在資料庫的 一個表中； 引擎模塊，用於接收到表現模塊的啟動命令後，根據請求命令的類型在資料庫模 塊中查找對應圖層中的特定實體或描述圖層。 在上述實施例中，通過表現模塊、引擎模塊和資料庫模塊完成了 ArcMS體系結構中的Web伺服器、連接器、應用伺服器、空間伺服器的功能，而對空間數據的獲取則直接利 用資料庫本身的功能，取代了 ArcSDE這個中間件，由於採用從客戶端獲取矢量數據的最簡 潔的方式，即省去了許多中間步驟，表現模塊直接通過引擎模塊訪問資料庫，此外加上矢量 數據的存儲方式簡單，一個矢量圖層只存放在資料庫的一個表中，又節省了資料庫對數據 組織檢索的處理時間，從而提高了矢量引擎的效率，克服了現有技術中中間過程過多，造成 時間浪費，主要表現為中間進程多、傳輸的數據量大、渲染的速度慢、解析速度慢以及查詢 速度慢的問題。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發
明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中 圖1示出了根據相關技術的ArcIMS體系示意圖； 圖2示出了根據本發明一個實施例的矢量數據發布系統模塊圖； 圖3示出了根據本發明一個實施例的引擎模塊總體結構圖； 圖4示出了根據本發明一個實施例的引擎模塊主體結構圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖並結合實施例，來詳細說明本發明。 圖2示出了根據本發明一個實施例的矢量數據發布系統模塊圖，包括表現模塊 10、引擎模塊20和資料庫模塊30，其中 表現模塊10，用於接受客戶端的請求命令，並展現引擎模塊20對請求命令的響 應； 資料庫模塊30，用於從客戶端獲取矢量數據，並將對應的矢量圖層保存在資料庫 的一個表中； 引擎模塊20，用於接收到表現模塊10的啟動命令後，根據請求命令的類型在數據 庫模塊30中查找對應圖層中的特定實體或描述圖層。 在本實施例中，通過表現模塊、引擎模塊和資料庫模塊完成了 ArcIMS體系結構中 的Web伺服器、連接器、應用伺服器、空間伺服器的功能，而對空間數據的獲取則直接利用 資料庫本身的功能，取代了 ArcSDE這個中間件，由於採用從客戶端獲取矢量數據的最簡潔 的方式，即省去了許多中間步驟，表現模塊直接通過引擎模塊訪問資料庫，此外加上矢量數 據的存儲方式簡單，一個矢量圖層只存放在資料庫的一個表中，又節省了資料庫對數據組 織檢索的處理時間，從而提高了矢量引擎的效率，克服了現有技術中中間過程過多，造成時 間浪費，主要表現為中間進程多、傳輸的數據量大、渲染的速度慢、解析速度慢以及查詢速 度慢的問題。 優選地，在上述矢量數據發布系統中，引擎模塊包括啟動單元，用於在接收到表 現模塊的啟動命令後，建立初始環境，開始監聽請求，並響應啟動命令；退出單元，用於在接 收到表現模塊的停止命令後，停止當前連接，關閉監聽，釋放資源，響應停止命令後退出。在 本實施例中引擎模塊作為系統的一個Windows服務存在，響應對服務的"停止"、"啟動"兩 種命令。
優選地，在上述矢量數據發布系統中，引擎模塊還包括查詢分析單元，用於根據查詢分析請求，在資料庫模塊中查找對應圖層中的特定實體或描述圖層。本實施例中的查詢分析功會抱括Getcapabilities、 GetFeature、 Describefeaturetype、精確查詢、模糊查詢、Buffer查詢這六個子功能。 優選地，在上述矢量數據發布系統中，引擎模塊還包括出圖處理單元，用於根據出圖請求，在資料庫模塊中查找圖層中的特定實體並繪製或者得到服務描述或進行專題繪製。本實施例包含Getc即abilities和GetFeature兩個子功能。 優選地，在上述矢量數據發布系統中，引擎模塊還包括服務配置處理單元，用於在引擎模塊執行出圖命令前，緩存服務的配置，並當某個或者全部地圖服務的顯示配置發生改變時，對引擎模塊發送更新服務配置請求，更新緩存的配置，以及創建新服務配置。在本實施例中，通過緩存服務的配置，加快了顯示速度。 在本實施例中，還執行創建新服務功能，維護多個GMS服務的列表，並提供一個廣播命令接口 ，通過調用服務配置處理單元，可以對當前海量矢量數據發布引擎服務集群內的所有機器進行操作。圖層數據更新後，可以重複調用TestServiceOk，以刷新所有海量矢量數據發布引擎服務。 優選地，在上述矢量數據發布系統中，引擎模塊還包括伺服器配置模塊，用於讀取配置文件，設置引擎模塊服務需要的參數，參數包括資料庫連接配置、線程數目和內存使用限制。 在本發明的上述實施例中，提供了一種在BS模式下進行圖層配置、參數設置、配色、發布圖層的方法將對矢量圖層的配置、參數設置、配色、發布等系列操作都發布成一個個單一的後臺服務(JAVA、JSP)，中間層封裝好標準的服務接口 (WebService接口 )和相應的JavaScript API，展現層(客戶端只需通過瀏覽器調用)只需通過引用腳本調用各項服務即可實現對矢量圖層的操作，實現了BS模式下的矢量圖層操作。而傳統的對矢量圖層的配置、發布等操作都是在CS模式下完成的，這樣客戶端需要做很多配置，限制了非專業人員對圖層配置發布的操作，本發明的實施例解決了此問題。 圖3示出了根據本發明一個實施例的引擎模塊總體結構圖；圖4示出了根據本發明 一個實施例的弓I擎模塊主體結構圖。 此外，在本發明的實施例中，還提供了一種支持多伺服器集群模式下的自動發布
矢量圖層數據的方法，目前的應用多為"多伺服器集群"的方式，以實現負載均衡，而現有軟
件只能是各個伺服器逐一配置圖層、再進行發布，嚴重影響了效率。本實施例中支持多服務
器集群模式下，矢量圖層的統一一次性發布，具體方法如下 第一步，實現單臺伺服器(稱為"測試伺服器")的圖層配置與發布； 第二步，自我測試，模擬二次開發用戶調用新發布的圖層，如果沒有問題，則繼續
下一步； 第三步，因為多臺應用伺服器對應著同一臺資料庫伺服器，當通過一臺應用伺服器發布數據後，其他應用伺服器可以直接訪問資料庫的同一矢量數據； 在每臺伺服器上都會部署有"觸發器"與"信息採集器"。當"第二步"測試沒問題後，第一臺伺服器(稱為"測試伺服器")則通過消息機制"觸發"其他應用伺服器執行同一操作，各自發布數據；
第四步，通過信息採集器，匯總到程序統一的"服務管理"模±央，統一刷新，即可實現。 本發明的實施例支持矢量圖層數據入庫、發布無人化操作的方法，實現方法與自動發布矢量圖層數據的方法基本相同，具體實現方式為事先給每層數據一個默認的配置(比如都以"綠點"發布)，"測試伺服器"部署有檢查程序，該程序每隔五分鐘(可配置)檢查一次文件夾(存放矢量數據的文件夾)是否有新數據進入，如果有，則執行自動發布矢量圖層數據的方法的各個操作。最後由統一的檢測程序模擬二次開發用戶檢查發布結果。
從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果本發明的實施例使用一個單進程、多線程結構，沒有進程間的時間消耗，多用戶並發時對矢量圖層請求具有良好的響應速度；在提供出圖服務過程中，最大限度的減少了中間過程和數據傳輸量；從前端請求到返回數據過程不存在文件讀寫；直接對客戶端出圖請求進行解析，不存在解析複雜XML的時間消耗；低成本，無須Web平臺，採用PostgreSQL資料庫時無需資料庫平臺，無須任何GIS平臺和中間件；內置簡單的排隊機制，讓可以高效的並發查詢資料庫和進行渲染的同時也不會被突然的大量響應拖跨伺服器；安裝配置簡單；採用資料庫本身內置的空間索引，簡化了表結構，減少了資料庫查詢時間，資料庫結構簡單。
顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種矢量數據發布系統，其特徵在於，包括資料庫模塊、引擎模塊和表現模塊，其中所述表現模塊，用於接受客戶端的請求命令，並展現所述引擎模塊對所述請求命令的響應；所述資料庫模塊，用於從客戶端獲取矢量數據，並將對應的矢量圖層保存在資料庫的一個表中；所述引擎模塊，用於接收到所述表現模塊的啟動命令後，根據所述請求命令的類型在所述資料庫模塊中查找對應圖層中的特定實體或描述圖層。
2. 根據權利要求1所述的矢量數據發布系統，其特徵在於，所述引擎模塊包括啟動單元，用於在接收到所述表現模塊的啟動命令後，建立初始環境，開始監聽請求，並響應所述啟動命令；退出單元，用於在接收到所述表現模塊的停止命令後，停止當前連接，關閉監聽，釋放資源，響應所述停止命令後退出。
3. 根據權利要求2所述的矢量數據發布系統，其特徵在於，所述引擎模塊還包括查詢分析單元，用於根據查詢分析請求，在所述資料庫模塊中查找對應圖層中的特定實體或描述圖層。
4. 根據權利要求2所述的矢量數據發布系統，其特徵在於，所述引擎模塊還包括出圖處理單元，用於根據出圖請求，在所述資料庫模塊中查找圖層中的特定實體並繪製或者得到服務描述或進行專題繪製。
5. 根據權利要求2所述的矢量數據發布系統，其特徵在於，所述引擎模塊還包括服務配置處理單元，用於在所述引擎模塊執行出圖命令前，緩存服務的配置，並當某個或者全部地圖服務的顯示配置發生改變時，對所述引擎模塊發送更新服務配置請求，更新緩存的配置，以及創建新服務配置。
6. 根據權利要求2所述的矢量數據發布系統，其特徵在於，所述引擎模塊還包括伺服器配置模塊，用於讀取配置文件，設置所述引擎模塊服務需要的參數，所述參數包括資料庫連接配置、線程數目和內存使用限制。
全文摘要
本發明提供了一種矢量數據發布系統，包括資料庫模塊、引擎模塊和表現模塊，其中，表現模塊，用於接受客戶端的請求命令，並展現引擎模塊對請求命令的響應；資料庫模塊，用於從客戶端獲取矢量數據，並將對應的矢量圖層保存在資料庫的一個表中；引擎模塊，用於接收到表現模塊的啟動命令後，根據請求命令的類型在資料庫模塊中查找對應圖層中的特定實體或描述圖層。
文檔編號G06F17/30GK101710337SQ200910238230
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月23日 優先權日2009年11月23日
發明者付哲, 彭凱, 朱向明, 李軍, 田鵬, 陳桂紅 申請人:北京市信息資源管理中心