基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化方法及系统与流程

本发明涉及大数据可视化技术领域，尤其涉及一种基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化方法及系统。

背景技术：

地理信息可视化是运用图形学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的结果和数据以图形符号、图标、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互的理论、方法和技术。在地理信息系统中，可视化则以地理信息科学、计算机科学、地图学、认知科学、信息传输学与地理信息系统为基础，并通过计算机技术、数字技术、多媒体技术动态，直观、形象地表现、解释、传输地理空间信息并揭示其规律，是关于信息表达和传输的理论、方法与技术的一门学科。数据可视化是技术与艺术的完美结合，它借助图形化的手段，清晰有效地传达与沟通信息。一方面，数据赋予可视化以意义；另一方面，可视化增加数据的灵性，两者相辅相成，帮助企业从信息中提取知识、从知识中收获价值。

数据可视化的历史可以追溯到二十世纪50年代计算机图形学的早期，人们利用计算机创建出了首批图形图表。到了1987年，一篇题为《visualizationinscientificcomputing(科学计算之中的可视化，即‘科学可视化’)》的报告成为数据可视化领域发展的里程碑，它强调了新的基于计算机的可视化技术方法的必要性。

随着人类采集数据种类和数量的增长，以及计算机运算能力的提升，高级的计算机图形学技术与方法越来越多的应用于处理和可视化这些规模庞大的数据集。二十世纪90年代初期，“信息可视化”成为新的研究领域，旨在为许多应用领域之中对于抽象的异质性数据集的分析工作提供支持。当前，数据可视化是一个既包含科学可视化，又包含信息可视化的新概念。它是可视化技术在非空间数据上新的应用，使人们不再局限于通过关系数据表来观察和分析数据信息，还能以更直观的方式看到数据及数据之间的结构关系。

在海量大数据的可视化的时候，通常是直接加载所有的数据进行绘制并显示，因为数据量的巨大，在图形拖拽的时候容易出现卡顿不流畅等现象。

鉴于此，为了克服现有技术缺点，提供一种基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化方法及系统成为本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化方法及系统，保证了在进行海量大数据拖拽时显示的流畅性。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化方法，其不同之处在于，该方法包括以下步骤：

s1、传输要加载的数据：将所需数据传输到前端；

s2、对数据加层次标签：

s21、定义数据层次；

s22、把不同形态的数据分别放在不同的层中，并添加层次标签；

s3、加载数据：

s31、根据数据形态，建立智能索引；

s32、按索引对每一个数据层次上的数据划分成区片；

s33、渐进式加载区片的数据；

s4、解析数据：在加载完数据开始绘制之前，先将坐标压缩后的数据和二进制类型数据解析成原始几何数据；

s5、数据增量绘制：对加载的各区片数据按顺序进行绘制显示；

s6、数据拖拽时的增量绘制：

s61、在进行图形拖拽操作时，先对一些区片进行绘制显示，其他区片暂不绘制；

s62、拖拽完后，增量绘制并显示其它的区片。

按以上方案，步骤s1中，要加载的数据类型包括原始几何数据、坐标压缩后的数据、二进制数据三种类型。

按以上方案，步骤s22中，将传输的数据按点、线、面的数据组织结构分层，并以数字1、2、3、……、n添加层次标签。这不仅实现了视觉上的上下覆盖，更重要的是当图形元素发生变化后的更新将可以局限在发生了变化的图形层中。

按以上方案，步骤s32中，将划分的区片按照1、2、3、……、n的方式进行标注。

按以上方案，步骤s5中，所述顺序是指预先设定的各要素的重要性优先级顺序。

按以上方案，步骤s61中，绘制显示和暂不绘制的区片可预先设定并修改。

同时为实现以上发明目的，本发明还提供了一种基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化系统，其不同之处在于，该系统包括：

用于传输各类型数据的数据传输层；

用于根据数据组织结构对其分层并添加标签的层次标签添加层；

用于加载数据的数据加载层；

用于将数据解析成原始几何类型数据的数据解析层；

用于利用增量绘制策略进行绘制显示的增量绘制层；

用于在进行拖拽操作时的拖拽操作增量绘制层。

按以上方案，所述数据加载层包括建立智能索引的索引建立单元和根据索引将数据划分成区片的数据划分单元。

按以上方案，所述增量绘制层包括用于指定各数据层次上的区片数据的重要度优先级的绘制排序单元和用于按指定顺序绘制各区片的增量绘制单元。

按以上方案，所述拖拽操作增量绘制层包括指定拖拽操作时显示区片的数据指定单元以及增量绘制这些区的绘制单元，和拖拽完成后绘制剩下的区片数据的增量绘制单元。

由上述方案可知，本发明的有益效果为：

相比原来直接加载完所有的数据后进行绘制显示，在数据量很大的时候进行拖拽等操作的时候容易出现卡顿不流畅等现象，本发明是采用对数据合理分区片后逐区渐进式传输，并增量式绘制各区的方式，如此一来，在对海量大数据进行拖拽等操作时，只显示重要度大优先级高的区片，对于重要度小优先级低的片区的数据暂不绘制显示，在操作完后一一绘制显示所有的要素，这样的增量式绘制方法在操作时既保证了数据的完整性也保证了显示的流畅性。

附图说明

图1为数据层次标签示意图；

图2为建立智能索引示意图；

图3为将数据划分为区片的示意图；

图4为1：100万纽约的道路线拖拽时显示的示意图；

图5为1：100万纽约的道路线拖拽完成后显示的示意图；

图6为一种基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化方法的流程图；

图7为一种基于渐进式传输增量绘制的地理大数据可视化系统的流程图；

图8为图7中数据加载层的结构示意图；

图9为图7中数据增量绘制层的结构示意图；

图10为图7中数据拖拽操作增量绘制层的结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参考图1至图10。

1)上传要加载的数据

现有数据类型为原始几何数据、坐标压缩后的数据和二进制数据，原始几何数据以x、y坐标表示各个点的位置，坐标压缩后的数据以距离起始点的增量坐标表示中间点的坐标，二进制数据是以二进制的形式表述起始点的坐标和中间点的增量坐标。将这些数据上传到前端。

2)对数据加层次标签

例如，某一个地区有若干gps数据，按数据的形态，将其分为三层，依次加上层次标签，在这里第1层是点数据，第2层是线数据，第3层是面数据。

3)加载数据

3-1)建立索引

根据这些数据的形态可以建立一个智能索引。

根据数据形态对数据生成对应的索引网格，如图2，数据密集的地方网格划分越细，数据稀疏的地方网格划分越大。

3-2)按索引划分数据成区片

根据2-1)中建立的索引，对每一层的所有gps点进行划分，则每个框格中的数据则被划分到一个区片中去，一次将这些区划分为若干个区片，在这里，如图3所示，分别将第1层、第2层、第3层中的这些gps数据按智能索引进行区片划分，每一个区片先设置对应的绘制阈值(batcount)，以决定每一次绘制的批数，可以是500-1000，则区片个数(indexnumber)等于所有的绘制点数(allcount)与绘制阈值数的比值，即

indexnumber＝allcount/batcount(1)

假设在这里，我们设阈值1000，共划分成了10个区片，记为1、2、3、…、10，如图3所示为第1、第2、第3这三个层中的10个区片数据。

2-3)按区片一一加载数据

如图3所示，对各层的数据，逐区渐进式加载第1、第2、第3这三个层中的1-10区片的数据。

4)数据解析

由于绘制时只能读取原始几何类型的数据，所以先将坐标压缩后的数据和二进制类型的数据解析成原始几何类型数据。

4-1)坐标压缩后的坐标解析成原始几何类型数据，具体的原理如下所述。

4-1-1)起点坐标：(1163424，302535)，代表经度116.3424、经度30.2535的起点。

4-1-2)后续追加点1的增量坐标：(36，25)代表在上一个点即起点的坐标增量，即表示的是经度116.3460、经度30.2560的后续追加点1。

4-1-2)后续追加点2的增量坐标(20，25)表示的是在上一个点即后续追加点1的经纬度的增量，即表示的是经度116.3480、经度30.2595的后续追加点2。

根据这个原理可以把坐标压缩后的数据转换后原始几何类型的数据。

4-2)二进制类型的数据准换成原始几何类型的数据。

二进制的原理与上面类似，主要的区别在于二进制是不可读(直观识别)，必须按照规定的写入格式进行一一对应的格式解析才能获得。

4-2-1)如下所示是一个64位的二进制类型的数据，则前32位和后32位分别表示起点的经度和纬度，即

4-2-2)若下一个64位的二进制类型的数据，则每8位表示一个坐标增量，相邻的两个8位表示一个后继追加点的增量坐标，则一个64位的二进制坐标可以表示4个点的增量坐标。

4-2-3)知道增量坐标后，与4-1)所述的方法一致。

根据上述的原理可以将二进制类型的数据转换为原始几何类型的数据。

5)对加载的数据进行绘制。

绘制时，首先根据各要素的重要性，对这1-10区片的数据进行分级绘制。例如绘制第3层中的数据，有如下所述的步骤：

5-1)先对1-10区的数据，按照面状要素的面积大小、周长大小进行从大到小的排序，我们按这样的顺序指定一个重要度优先级顺序，依次进行增量式绘制。

5-2)首先对1区中数据按照指定的重要度优先级顺序进行绘制显示。

5-3)在1区绘制的同时，2、3、……、10区依次按照指定的重要度优先级顺序进行绘制。因为每个区在绘制的时候的间隔的时间差较小，肉眼很难看出来，所以视觉上，这些区是同时显示的。

6)数据拖拽操作时的绘制

数据拖拽时，为了保证显示的流畅性，在点击鼠标时，即指定了一部分区片数据不绘制显示，则仅仅显示另一些的区片数据，如指定1-3区片的数据在拖拽时绘制并显示，如图4所示为1：100万纽约的道路线在拖拽的时候数据显示的示意图。

在拖拽完成后，松开点击时，则由4-10区的顺序依次进行增量式绘制，这样既保证了拖拽时的流畅性也保证了显示时的完整性。

如图5所示，在进行拖拽操作的时候的数据量明显较操作完成后全部显示的数据量小很多，因此，这保证了在操作时，减少了绘制的数据，保证了数据显示的流畅性，同时，在操作完成后，未显示的数据进行增量绘制显示，保证了数据的完整性。

综上，本发明实施例先将数据加上层次标签，对一个层次上的数据进行分区，并按区渐进式传输后对每一个区的数据依次进行增量绘制，保证了在进行海量大数据拖拽的时候显示的流畅性。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。