一种面向Web可视化的矢量数据流式传输方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向Web可视化的矢量数据流式传输方法。该方法依据矢量空间要素可视化中重要性的强弱确定空间要素的传输顺序，通过分批次向客户端传输达到矢量数据在线实时显示的应用目的。包括三个子过程：过程一，服务器端矢量数据流式传输分块组织，用于形成适合流式传输的分块单元；过程二，基于实时传输协议的矢量数据流式传输，用于数据往复传输和质量控制；过程三，客户端矢量数据的解包重建，用于矢量数据浏览器可视化。本发明专利技术还提供了一种网络环境下的矢量数据流式传输和可视化的系统，以保证上述方法在实际应用中的实现。本发明专利技术在面对大规模矢量数据的网络在线可视化需求下，有效的改善了网络客户端用户在线浏览矢量数据的体验。

【技术实现步骤摘要】
一种面向Web可视化的矢量数据流式传输方法和系统
本专利技术属于地学矢量数据的在线可视化领域，尤其是涉及面向网络环境下可视化的一种大规模地理空间矢量数据流式传输方法和系统。
技术介绍
随着云计算、大数据的提出和发展，网络信息存储、传输和处理的能力与规模进一步得到提升，对数据可视化的需求和性能要求也更加迫切。科学数据是开展科学研究和进行政府决策的基础和前提。科学数据可视化是对数据所代表的事物建立心理模型和心理图像的过程，展现了数据的可感知性、可交互性、可扩展性。空间特征是地学数据区别于其他科学数据的主要特征之一。地学数据的空间可视化是表现地学现象、过程空间格局的重要手段，也是地学信息化研究的关键技术之一。地学领域具有空间特征的数据类型主要包括矢量和栅格两大类别。矢量数据主要是用空间坐标来构建点、线、面、体等具体空间要素的数据模型，通常以关系型数据库和文件系统为载体存储。栅格数据是按像素单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据，是按照规则格网的方式表达地物空间分布和尺度的数据模型，一般是一种点阵图像格式的存储方式。这种点阵图像的栅格数据格式可基于计算机数字图像技术完成可视化处理操作，并且基于图像的各种压缩技术实现网络存储、传输和可视化也相对成熟。而矢量数据的可视化渲染过程比栅格数据要复杂，特别是在网络环境下，在线可视化渲染需要高效的网络客户端渲染技术和方法，并且有限的网络带宽与大数据量的矛盾会导致传输响应时间过长，矢量数据的在线渲染过程推迟，客户端操作被动等待等问题。为了加快网络环境下矢量数据可视化响应时间，将矢量数据经过预先转换处理生成金字塔结构的瓦片地图，可以提高其网络在线可视化的效率，公开号为CN101944132A的专利公开了这种瓦片地图的组织和制作方法，但瓦片地图可视化已经不是矢量数据本身的可视化，不是矢量数据中空间坐标的实时渲染。矢量数据本身结构复杂，数据量大，存储格式也并不局限于一、两种，这为网络环境下矢量数据的在线实时渲染带来了困难，需要考虑网络传输的策略降低其在线渲染的复杂性，提高其可视化响应的效率。公开号为CN102253947A和CN101459901的中国专利分别从渐进传输和多级切片方式的角度公开了矢量数据的存储访问方法。本专利技术重点考虑大规模矢量数据在网络环境下可“边传输，边显示”的目标，借鉴流媒体在线传输的思路，提供一种针对矢量数据流式传输并在线可视化的方法和系统，使矢量数据缓冲很短时间即可先渲染部分数据，并继续数据传输过程，如此往复，达到矢量数据渐进可视化的效果。本专利技术在面对大规模矢量数据的网络在线可视化需求下，可极大地改善网络客户端用户在线浏览矢量数据的体验，避免用户在面对大数据量矢量数据时长时间等待的实际问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于面向矢量数据在网络环境下可视化的需求，提供一种支持“边传输，边显示”的流式传输方法。通过这种流式传输的方法，改变网络环境下矢量数据传输和显示的策略，进而降低矢量数据在可视过程中的响应时间，改善在线浏览大规模矢量数据的用户体验。本专利技术还提供了一种面向Web可视的矢量数据流式传输系统，以保证上述方法在实际应用中的实现。本专利技术提供了一种大规模矢量数据的流式传输方法。本方法依据矢量空间要素可视化中重要性的强弱确定空间要素的传输顺序，并通过分批次向客户端传输达到矢量数据在线实时显示的应用目的。本方法包括三个子过程，过程一：服务器端矢量数据流式传输分块组织，过程二：基于实时传输协议的矢量数据流式传输，过程三：客户端矢量数据的解包重建。其特征在于，该服务器端矢量数据流式传输分块组织的过程进一步包括：一空间格网划分子步骤，用于根据矢量数据的边界范围和要素个数建立格网列表；一矢量要素划分子步骤，用于将矢量文件中的几何要素按照其几何参考中心的坐标加入到相应的格网单元列表中；一矢量要素排序子步骤，用于将每个格网单元中的几何要素按照外接以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1为本专利技术中矢量数据流式传输分块组织过程的详细实施例流程图；图2为本专利技术中矢量流文件(VectorStreamFile，VSF)的组织方式示意图；图3为几何要素点、线、面的TagData的内存结构示意图；图4是基于实时传输协议(RTP/RTCP)将矢量数据流式发送到客户端的详细实施例流程图；图5是接收端收到数据后重建矢量数据的详细实施例流程图；图6为本专利技术的一种矢量数据流式传输和可视化系统的结构框图；图7为本专利技术的一种矢量数据流式传输和可视化系统流程图。具体实施方式本专利技术公开了一种面向Web可视的矢量数据流式传输方法和系统，用于解决大规模矢量数据在Web浏览器端快速实时渲染的目标。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种面向Web可视的矢量数据流式传输方法，包括三个子过程。过程一：服务器端矢量数据流式传输分块组织，过程二：基于实时传输协议的矢量数据流式传输，过程三：客户端矢量数据的解包重建。服务器端矢量数据流式传输分块组织过程，需要从可视的角度按照空间要素的重要性重组分块后在服务器端形成适合流式传输的分块单元，支持分批次流式传输和在较短的时间内显示Web地图全貌。面向矢量数据可视化，经过地图空间信息量的计算实验得出：要素的空间分布越均匀，地图所包含的信息量越大；面积或长度大的几何对象对地图构图影响大，所代表的几何信息量也就越大。因此，首先需要按照地物要素空间的分布均衡性和对构图面积的贡献来组织空间要素的传输顺序，使用户能够最先最快看到地图宏观全貌。实施过程中，需要对整个图层按照空间边界范围和空间要素个数划分为若干个格网，将每个几何要素加入到对应的格网中；然后依次从每个格网单元选取面积最大的要素，直到格网中要素选取完毕为止。图1列出了矢量数据流式传输分块单矩形的面积从大到小排序；一矢量要素选取子步骤，用于依次从每个格网单元中选取一个要素，添加到矢量分块单元数组中；一矢量流文件组织子步骤，用于将矢量分块单元数组结合文件说明信息，形成矢量流文件。上述矢量流文件组织子步骤，其特征在于，还包括：文件组织形式为二进制字节流VectorStreamFile(VSF)，由文件头(FileHeader)和文件体(FileBody)两部分组成。文件头说明文件信息，文件体由一系列的Tag组成，其中TagData是该矢量流文件的核心，涵盖点、线、面几何要素信息，分块存储。该实时传输协议的矢量数据流式传输的过程进一步包括：一矢量数据封包子步骤，用于将矢量数据根据RTP报文的组包格式封装数据包；一矢量数据的UDP报文组包子步骤，用于将封装好的矢量数据包基于UDP协议封装为UDP报文，然后交给IP层；一矢量数据发送子步骤，用于将上述传输单元按照一定的时间间隔通过实时传输协议发送到网络上。该客户端矢量数据的解包重建的过程进一步包括：一矢量数据接收子步骤，用于从所述网络中接收传输单元，并通过RTP/UDP/IP协议的逆过程进行解包；一传输质量控制子步骤，用于根据校验码来判断到达的数据包是否正确，保证渐进传输过程中的传输服务质量；一矢量数据解包子步骤，用于根据封包结构，依次读出矢量数据分块信息和空间要素信息，并按照数据包序号顺序排列；一矢量数据缓存子步骤，用于将排列好的的数据依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向Web可视的矢量数据流式传输方法。依据矢量空间要素可视化中重要性的强弱确定空间要素的传输顺序，通过分批次向客户端传输达到矢量数据在线实时显示的应用目的，包括三个子过程：一服务器端矢量数据流式传输分块组织过程；一基于实时传输协议的矢量数据流式传输过程；一客户端矢量数据的解包重建过程。

【技术特征摘要】
1.一种面向Web可视的矢量数据流式传输方法，依据矢量空间要素可视化中重要性的强弱确定空间要素的传输顺序，通过分批次向客户端传输达到矢量数据在线实时显示的应用目的，包括三个子过程：一服务器端矢量数据流式传输分块组织过程；一基于实时传输协议的矢量数据流式传输过程；一客户端矢量数据的解包重建过程；其中，所述服务器端矢量数据流式传输分块组织过程进一步包括：一空间格网划分子步骤，用于根据矢量数据的边界范围和要素个数建立格网列表；一矢量要素划分子步骤，用于将矢量文件中的几何要素按照其几何参考中心的坐标加入到相应的格网单元列表中；一矢量要素排序子步骤，用于将每个格网单元中的几何要素按照外接矩形的面积从大到小排序；一矢量要素选取子步骤，用于依次从每个格网单元中选取一个要素，添加到矢量分块单元数组中；一矢量流文件组织子步骤，用于将矢量分块单元数组结合文件说明信息，形成矢量流文件。2.根据权利要求1所述的一种面向Web可视的矢量数据流式传输方法，其特征在于，所述矢量流文件组织子步骤进一步包括：文件组织形式为二进制字节流VectorStreamFile(VSF)，由文件头(FileHeader)和文件体(FileBody)两部分组成：文件头说明文件信息，文件体由一系列的Tag组成，其中TagData是该矢量流文件的核心，涵盖点、线、面几何要素信息，分块存储。3.根据权利要求1所述的一种面向Web可视的矢量数据流式传输方法，其特征在于，所述基于实时传输协议的矢量数据流式传输过程进一步包括：一矢量数据封包子步骤，用于将矢量数据根据RTP报文的组包格式封装数据包；一矢量数据的UDP报文组包子步骤，用于将封装好的矢量数据包基于UDP协议封装为UDP报文，然后交给IP层；一矢量数据发送子步骤，用于将UD...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佳，苗茹，诸云强，王卷乐，吕宁，陈鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11