本發(fā)明涉及林地圖斑矢量數(shù)據(jù)查詢方法，尤其涉及一種基于Lucene的林地圖斑矢量數(shù)據(jù)查詢方法。

背景技術(shù)：

林地?cái)?shù)據(jù)反映了森林資源現(xiàn)狀和變化情況，是制定我國(guó)生態(tài)建設(shè)管理決策的重要依據(jù)。自上世紀(jì)70年代我國(guó)建立了三級(jí)森林資源監(jiān)測(cè)管理調(diào)查體系以來(lái)，獲得了大量森林資源的可靠數(shù)據(jù)，為我國(guó)林地資源監(jiān)管做出了重要貢獻(xiàn)。而隨著國(guó)家林業(yè)局全國(guó)林地“一張圖”系統(tǒng)的推進(jìn)，林地落界數(shù)據(jù)匯總工作的完成，其中僅林地落界專題圖數(shù)據(jù)就達(dá)6738.88萬(wàn)條。

而目前對(duì)于林地圖斑數(shù)據(jù)的查詢大多是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，但關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在對(duì)大量林地?cái)?shù)據(jù)建立全字段索引與空間索引時(shí)效率比較低，且應(yīng)考慮到不同時(shí)期、不同地域所獲得的林地?cái)?shù)據(jù)其結(jié)構(gòu)往往不同，這時(shí)傳統(tǒng)的基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢方法往往不能勝任。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于Lucene的林地圖斑矢量數(shù)據(jù)查詢方法。

所述方法包括如下步驟：

1)、確定網(wǎng)格大?。焊鶕?jù)輸入的數(shù)據(jù)范圍及網(wǎng)格階數(shù)，計(jì)算網(wǎng)格大?。?/p>

2)、對(duì)林地圖斑矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換：對(duì)于輸入的林地圖斑矢量文件，采用OGR接口注冊(cè)相應(yīng)矢量驅(qū)動(dòng)，讀取矢量文件的每一圖層，并記錄圖層中每一圖斑要素的屬性信息，以及將所述圖斑要素的空間信息以眾所周知的文件WKT格式記錄；

3)、對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分：對(duì)于獲得的WKT格式的圖斑數(shù)據(jù)t，計(jì)算所述數(shù)據(jù)t的空間范圍，從而確定所述數(shù)據(jù)t的網(wǎng)格范圍，對(duì)于網(wǎng)格范圍內(nèi)的每一個(gè)網(wǎng)格，將所述網(wǎng)格與所述圖斑數(shù)據(jù)t求交，獲得相交多邊形i，將圖斑數(shù)據(jù)t的多個(gè)屬性賦給相交多邊形i， 并為相交多邊形i新建字段以保存所在網(wǎng)格號(hào)及原圖斑數(shù)據(jù)t的WKT格式的空間信息；

4)、對(duì)于網(wǎng)格劃分后的數(shù)據(jù)建立全文索引：對(duì)于網(wǎng)格劃分所得的相交多邊形i，計(jì)算

該相交多邊形i的最小外包矩形mbr；采用Lucene類庫(kù)對(duì)相交多邊形i的多個(gè)屬性信息及最小外包矩形建立索引，并將索引保存至對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格所確定的目錄中；

5)、按查詢條件返回相應(yīng)數(shù)據(jù)：對(duì)于輸入的查詢條件，根據(jù)其中的空間信息條件先判斷其搜索網(wǎng)格范圍，獲取相應(yīng)目錄下的索引，進(jìn)而采用Lucene類庫(kù)根據(jù)輸入條件查詢相應(yīng)索引，過(guò)濾重復(fù)數(shù)據(jù)后返回符合結(jié)果。

所述的步驟1)具體為：

1.1)、獲取輸入的數(shù)據(jù)范圍：

經(jīng)度范圍：[lng_起，lng_終]，緯度范圍：[lat_起，lat_終]，

其中，lng_起表示經(jīng)度的起點(diǎn)，lng_終表示經(jīng)度的終點(diǎn)，lat_起表示緯度的起點(diǎn)，lat_終表示緯度的終點(diǎn)；

1.2)、獲取輸入的網(wǎng)格階數(shù)z；

1.3)、計(jì)算網(wǎng)格的長(zhǎng)度d_lng與寬度d_lat：

所述的步驟2)具體為：

2.1)、使用OGR接口，注冊(cè)矢量格式驅(qū)動(dòng)；

2.2)、打開(kāi)林地專題圖數(shù)據(jù)源；

2.3)、對(duì)于每一個(gè)矢量文件，遍歷所述矢量文件的每一個(gè)圖層的信息；

2.4)、對(duì)于每一個(gè)圖層，遍歷所述每一個(gè)圖層的每一個(gè)圖斑要素的信息；

2.5)、獲取圖斑要素的多個(gè)屬性信息及空間信息；

2.6)、以“圖斑ID_屬性1的信息_…_屬性n的信息_WKT格式空間信息”的格式記錄每一圖斑要素信息，其中n表示屬性的數(shù)量。

所述的步驟3)具體為：

3.1)、對(duì)于記錄的圖斑數(shù)據(jù)t，獲取其空間范圍：

經(jīng)度范圍：[lng_min，lng_max]；緯度范圍：[lat_min，lat_max]；

其中，lng_min表示經(jīng)度范圍的最小值，lng_max表示經(jīng)度范圍的最大值，lat_min表示緯度范圍的最小值，lat_max表示緯度范圍的最大值；

3.2)、確定圖斑數(shù)據(jù)t的網(wǎng)格行列號(hào)范圍：

其中，col_min表示列號(hào)的最小值，col_max表示列號(hào)的最大值，row_min表示行號(hào)的最小值，row_max表示行號(hào)的最大值；

3.3)、對(duì)于行列號(hào)(col，row)所確定的網(wǎng)格，計(jì)算該網(wǎng)格邊界為：

g_minlng＝lng_起+col×d_lng；

g_maxlng＝lng_起+(col+1)×d_lng；

g_minlat＝lat_起+row×d_lat；

g_maxlat＝lat_起+(row+1)×d_lat；

其中，col表示列號(hào)，row表示行號(hào)，g_minlng表示網(wǎng)格的最小經(jīng)度值，g_maxlng表示網(wǎng)格的最大經(jīng)度值，g_minlat表示網(wǎng)格的最小緯度值，g_maxlat表示網(wǎng)格的最大緯度值；

3.4)、根據(jù)g_minlng、g_maxlng、g_minlat、g_maxlat建立網(wǎng)格多邊形grid，并與圖斑t求交，得到相交多邊形i；

3.5)、以“圖斑數(shù)據(jù)t的ID_圖斑數(shù)據(jù)t屬性1的信息_…_圖斑數(shù)據(jù)t屬性m的信息_圖斑數(shù)據(jù)t的WKT格式空間信息_相交多邊形i的網(wǎng)格號(hào)_相交多邊形i的WKT格式空間信息”的 格式記錄相交多邊形i的信息，其中m表示圖斑數(shù)據(jù)t的屬性的數(shù)量。

所述的步驟4)具體為：

4.1)、對(duì)于相交多邊形i，獲取其最小外包矩形mbr；

4.2)、采用Lucene類庫(kù)，創(chuàng)建IndexWriter對(duì)象，并將該IndexWriter對(duì)象指向由格網(wǎng)號(hào)(col，row)確定的目錄；

4.3)、采用Lucene類庫(kù)，創(chuàng)建文檔Document對(duì)象，并將相交多邊形i的多個(gè)屬性信息建立索引后加入該文檔Document對(duì)象，并采用Lucene中的Spatial類對(duì)最小外包矩形mbr的空間信息建立索引后加入該文檔Document對(duì)象；

4.4)、采用Lucene類庫(kù)，將該文檔Document對(duì)象加入IndexWriter，執(zhí)行IndexWriter后將其關(guān)閉。

所述的步驟5)具體為：

5.1)、獲取輸入的查詢條件中的空間范圍：

經(jīng)度范圍：[slng_min，slng_max]，緯度范圍：[slat_min，slat_max]，

其中，slng_min表示查詢條件中的空間范圍的最小經(jīng)度值，slng_max表示查詢條件中的空間范圍的最大經(jīng)度值，slat_min表示查詢條件中的空間范圍的最小緯度值，slat_max表示查詢條件中的空間范圍的最大緯度值；

5.2)、計(jì)算其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格號(hào)范圍：

列號(hào)范圍：[scol_min，scol_max]，行號(hào)范圍：[srow_min，srow_max]，

其中，scol_min表示列號(hào)的最小值，scol_max表示列號(hào)的最大值，srow_min表示行號(hào)的最小值，srow_max表示行號(hào)的最大值；

5.3)、根據(jù)行列號(hào)(scol，srow)獲取相應(yīng)目錄下的索引；

5.4)、根據(jù)查詢條件中的空間信息，采用Lucene中的Spatial類對(duì)于所獲索引進(jìn)行過(guò)濾；

5.5)、根據(jù)查詢條件中的非空間信息，采用Lucene類庫(kù)對(duì)于過(guò)濾后的索引進(jìn)行查詢；

5.6)、根據(jù)所得查詢結(jié)果中的圖斑ID信息進(jìn)行去除重復(fù)，返回去重后的記錄。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果：

(1)、利用Lucene對(duì)于林地圖斑矢量數(shù)據(jù)的屬性信息及空間信息建立索引，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于林地圖斑數(shù)據(jù)的全文檢索；

(2)、在采用Lucene建立索引之前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，相當(dāng)于在Lucene索引之前建立了網(wǎng)格索引，提高了查詢效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中基于Lucene的林地圖斑矢量數(shù)據(jù)查詢方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明中確定網(wǎng)格大小的流程圖。

圖3是本發(fā)明中林地圖斑矢量數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的流程圖。

圖4是本發(fā)明中對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分的流程圖。

圖5是本發(fā)明中對(duì)網(wǎng)格劃分后的數(shù)據(jù)建立全文索引的流程圖。

圖6是本發(fā)明中按查詢條件返回相應(yīng)數(shù)據(jù)的流程。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1示例性是本發(fā)明中基于Lucene的林地圖斑矢量數(shù)據(jù)查詢方法的流程圖，該方法具體包括如下步驟：

1)、確定網(wǎng)格大?。焊鶕?jù)輸入的數(shù)據(jù)范圍及網(wǎng)格階數(shù)，計(jì)算網(wǎng)格大小；

2)、對(duì)林地圖斑矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換：對(duì)于輸入的林地圖斑矢量文件，采用OGR接口注冊(cè)相應(yīng)矢量驅(qū)動(dòng)，讀取矢量文件的每一圖層，并記錄圖層中每一圖斑要素的屬性信息，以及將所述圖斑要素的空間信息以眾所周知的文件WKT格式記錄；

3)、對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分：對(duì)于獲得的WKT格式的圖斑數(shù)據(jù)t，計(jì)算所述數(shù)據(jù)t的空間范圍，從而確定所述數(shù)據(jù)t的網(wǎng)格范圍，對(duì)于網(wǎng)格范圍內(nèi)的每一個(gè)網(wǎng)格，將所述網(wǎng)格與所述圖斑數(shù)據(jù)t求交，獲得相交多邊形i，將圖斑數(shù)據(jù)t的多個(gè)屬性賦給相交多邊形i，并為相交多邊形i新建字段以保存所在網(wǎng)格號(hào)及原圖斑數(shù)據(jù)t的WKT格式的空間信息；

4)、對(duì)于網(wǎng)格劃分后的數(shù)據(jù)建立全文索引：對(duì)于網(wǎng)格劃分所得的相交多邊形i，計(jì)算該相 交多邊形i的最小外包矩形mbr；采用Lucene類庫(kù)對(duì)相交多邊形i的多個(gè)屬性信息及最小外包矩形建立索引，并將索引保存至對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格所確定的目錄中；

5)、按查詢條件返回相應(yīng)數(shù)據(jù)：對(duì)于輸入的查詢條件，根據(jù)其中的空間信息條件先判斷其搜索網(wǎng)格范圍，獲取相應(yīng)目錄下的索引，進(jìn)而采用Lucene類庫(kù)根據(jù)輸入條件查詢相應(yīng)索引，過(guò)濾重復(fù)數(shù)據(jù)后返回符合結(jié)果。

圖2示例性示出了本發(fā)明中確定網(wǎng)格大小的流程圖，具體為：

獲取輸入的數(shù)據(jù)范圍：

經(jīng)度范圍：[lng_起，lng_終]，緯度范圍：[lat_起，lat_終]，

其中，lng_起表示經(jīng)度的起點(diǎn)，lng_終表示經(jīng)度的終點(diǎn)，lat_起表示緯度的起點(diǎn)，lat_終表示緯度的終點(diǎn)；

獲取輸入的網(wǎng)格階數(shù)z；

計(jì)算網(wǎng)格的長(zhǎng)度d_lng與寬度d_lat：

圖3示例性示出了本發(fā)明中林地圖斑矢量數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的流程圖。具體為：

使用OGR接口，注冊(cè)矢量格式驅(qū)動(dòng)；

打開(kāi)林地專題圖數(shù)據(jù)源；

對(duì)于每一個(gè)矢量文件，遍歷所述矢量文件的每一個(gè)圖層的信息；

對(duì)于每一個(gè)圖層，遍歷所述每一個(gè)圖層的每一個(gè)圖斑要素的信息；

獲取圖斑要素的多個(gè)屬性信息及空間信息；

以“圖斑ID_屬性1的信息_…_屬性n的信息_WKT格式空間信息”的格式記錄每一圖斑要素信息，其中n表示屬性的數(shù)量。

圖4示例性示出了本發(fā)明中對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分的流程圖。具體為：對(duì)于記錄的圖斑數(shù)據(jù)t，獲取其空間范圍：

經(jīng)度范圍：[lng_min，lng_max]；緯度范圍：[lat_min，lat_max]；其中，lng_min表示經(jīng)度范圍的最小值，lng_max表示經(jīng)度范圍的最大值，lat_min表示緯度范圍的最小值，lat_max表示緯度范圍的最大值；

確定圖斑數(shù)據(jù)t的網(wǎng)格行列號(hào)范圍：

其中，col_min表示列號(hào)的最小值，col_max表示列號(hào)的最大值，row_min表示行號(hào)的最小值，row_max表示行號(hào)的最大值；

對(duì)于行列號(hào)(col，row)所確定的網(wǎng)格，計(jì)算該網(wǎng)格邊界為：

g_minlng＝lng_起+col×d_lng；

g_maxlng＝lng_起+(col+1)×d_lng；

g_minlat＝lat_起+row×d_lat；

g_maxlat＝lat_起+(row+1)×d_lat；

其中，col表示列號(hào)，row表示行號(hào)，g_minlng表示網(wǎng)格的最小經(jīng)度值，g_maxlng表示網(wǎng)格的最大經(jīng)度值，g_minlat表示網(wǎng)格的最小緯度值，g_maxlat表示網(wǎng)格的最大緯度值；根據(jù)g_minlng、g_maxlng、g_minlat、g_maxlat建立網(wǎng)格多邊形grid，并與圖斑t求交，得到相交多邊形i；以“圖斑數(shù)據(jù)t的ID_圖斑數(shù)據(jù)t屬性1的信息_…_圖斑數(shù)據(jù)t屬性m的信息_圖斑數(shù)據(jù)t的WKT格式空間信息_相交多邊形i的網(wǎng)格號(hào)_相交多邊形i的WKT格式空間信息”的格式記錄相交多邊形i的信息，其中m表示圖斑數(shù)據(jù)t的屬性的數(shù)量。

圖5示例性示出了本發(fā)明中對(duì)網(wǎng)格劃分后的數(shù)據(jù)建立全文索引的流程圖。具體為：

對(duì)于相交多邊形i，獲取其最小外包矩形mbr；

采用Lucene類庫(kù)，創(chuàng)建IndexWriter對(duì)象，并將該IndexWriter對(duì)象指向由格網(wǎng)號(hào)(col，row) 確定的目錄；

采用Lucene類庫(kù)，創(chuàng)建文檔Document對(duì)象，并將相交多邊形i的多個(gè)屬性信息建立索引后加入該文檔Document對(duì)象，并采用Lucene中的Spatial類對(duì)最小外包矩形mbr的空間信息建立索引后加入該文檔Document對(duì)象；

采用Lucene類庫(kù)，將該文檔Document對(duì)象加入IndexWriter，執(zhí)行IndexWriter后將其關(guān)閉。

圖6示出了本發(fā)明中按查詢條件返回相應(yīng)數(shù)據(jù)的流程。具體為：

獲取輸入的查詢條件中的空間范圍：

經(jīng)度范圍：[slng_min，slng_max]，緯度范圍：[slat_min，slat_max]，

其中，slng_min表示查詢條件中的空間范圍的最小經(jīng)度值，slng_max表示查詢條件中的空間范圍的最大經(jīng)度值，slat_min表示查詢條件中的空間范圍的最小緯度值，slat_max表示查詢條件中的空間范圍的最大緯度值；

計(jì)算其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格號(hào)范圍：

列號(hào)范圍：[scol_min，scol_max]，行號(hào)范圍：[srow_min，srow_max]，

其中，scol_min表示列號(hào)的最小值，scol_max表示列號(hào)的最大值，srow_min表示行號(hào)的最小值，srow_max表示行號(hào)的最大值；

根據(jù)行列號(hào)(scol，srow)獲取相應(yīng)目錄下的索引；

根據(jù)查詢條件中的空間信息，采用Lucene中的Spatial類對(duì)于所獲索引進(jìn)行過(guò)濾；

根據(jù)查詢條件中的非空間信息，采用Lucene類庫(kù)對(duì)于過(guò)濾后的索引進(jìn)行查詢；

根據(jù)所得查詢結(jié)果中的圖斑ID信息進(jìn)行去除重復(fù)，返回去重后的記錄。

在此給出根據(jù)本發(fā)明的基于Lucene的林地圖斑矢量數(shù)據(jù)查詢方法的具體實(shí)施例，具體如下：

1、確定網(wǎng)格大?。?/p>

根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)范圍：

lng_起＝117.798，lng_終＝118.665，lat_起＝25.828，lat_終＝26.442，

及網(wǎng)格階數(shù)：z＝10，計(jì)算網(wǎng)格大?。篸_lng＝0.0867；d_lat＝0.0614。

2、對(duì)林地圖斑矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換：

對(duì)于輸入的林地圖斑矢量文件yx.shp，采用OGR接口注冊(cè)相應(yīng)矢量驅(qū)動(dòng)，讀取矢量文件的每一圖層，并記錄圖層中每一圖斑要素的屬性信息，輸出的部分要素信息如表1所示：

表1

3、對(duì)于輸出的每一行要素，做如下操作進(jìn)行網(wǎng)格劃分：

對(duì)于獲得的每一行圖斑數(shù)據(jù)t，計(jì)算t的空間范圍，從而確定其網(wǎng)格范圍，對(duì)于范圍內(nèi)的每一個(gè)網(wǎng)格，將其與該林地圖斑數(shù)據(jù)t求交，獲得相交多邊形i，將圖斑數(shù)據(jù)t的各屬性賦給相交多邊形i，并為相交的多邊形i新建字段以保存所在網(wǎng)格號(hào)及原圖斑數(shù)據(jù)t的WKT格式的空間信息，輸出部分信息表2所示：

表2

4、對(duì)于網(wǎng)格劃分后的每一行數(shù)據(jù)建立全文索引：

對(duì)于網(wǎng)格劃分所得的多邊形i，計(jì)算其最小外包矩形mbr；采用Lucene類庫(kù)對(duì)于多邊形i的各屬性信息及最小外包矩形建立索引，并將索引保存至對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格所確定的目錄中；

5、對(duì)于輸入的查詢條件中的空間范圍：

slng_min＝117.963，slng_max＝118.083，slat_min＝25.852，slat_max＝25.908；

計(jì)算其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格號(hào)范圍：

scol_min＝1，scol_max＝3，srow_min＝0，srow_max＝1；

獲取1-0、1-1、2-0、2-1、3-0、3-1目錄下的索引，使用Lucene查詢索引，返回結(jié)果如表3所示。

表3

以上列舉的僅是本發(fā)明的最佳具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。