[发明专利]基于空间关系的三维空间数据自适应预调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理学及地学空间信息处理技术领域，尤其涉及一种基于空间关系的三维空间数据自适应预调度方法。

背景技术

三维空间数据实时可视化与多用户在线应用等都需要极快的响应时间，这对大规模三维空间数据数据库管理的性能提出了巨大的挑战。受当前计算机硬件的限制，使得在三维场景绘制时不可能一次性将所需的全部三维空间数据调入内存，必须根据当前三维场景的需要动态调入所需的数据。因而能否从文件或三维空间数据库中高效的动态调度所需的数据到系统内存已成为保障三维实时绘制流畅性的关键。

目前，国内外大都采用一定的空间组织建立内、外存一致的存储索引结构，使用投机的预读取策略、相应的缓存管理策略、以及多线程并行调度的方法等实现海量数据的增量动态调度。由于图像瓦片与金字塔结构等技术对于栅格数据的管理与实时应用已比较成熟，许多商业软件如Google Earth、Skyline以及Oracle 10/11g的GeoRaster都采用这些成熟技术实现了海量栅格数据的管理。Oracle摒弃了数据的空间特性，单纯从面向对象的角度，开发了基于对象关系图的预调度技术。该技术采用面向对象思想，为存在继承、派生、联合、聚合关系的对象建立对象关系图，并沿此图实现预调度对象的追踪和加载。Funkhouser等最先将数据预读取加载的方法引入到大数据量的可视化应用中。现有大多数地形漫游系统的动态调度方法大都采用基于平面格网的预测机制。基于视点的预测模型是根据当前的视点的位置、运动方向、运动速度、角速度等建立一个视点的预测函数，根据当前交互的特点，预计算几个可能的视点位置，使用预计算得到的视点进行数据的可见性判断来完成对数据的预加载。现有典型系统如意大利CRS小组开发的OEMM基于八叉树的内外存一体化结构，IBM公司Correa等开发的iwalk基于八叉树的多线程单机环境的调度技术，德国Saarland大学开发的基于k-D树结构的内、外存结构用于大规模场景的实时射线追踪的动态数据调度方法等。另外Oracle 11g提供了基于对象之间关系的复杂对象的预调度技术。该技术采用面向对象的思想根据对象之间的关系建立对象关系图，然后由初始化对象开始，通过对象之间的引用关系而预读取其他对象。在这种技术中，应用程序可设置一些检索规则，如检索的深度，以便在一次网络传输中检索出一批相关的对象。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种基于空间关系的三维空间数据自适应预调度方法，以从文件或三维空间数据库中高效地动态调度所需的数据到系统内存，保障三维实时绘制的流畅性。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

①采用触发器机制实现对系统调度情况的实时监控；

②利用已经被调度到缓存中的三维空间对象建立样品索引树，将活动对象按其空间位置关系形成空间聚类结构；

③计算样品树中影响区域的影响因子R，以递归方式自下而上计算，求得样品树中每个影响区域的影响因子；

④从样品树的根结点开始，以其影响区域为包围盒进行检索，检索出根节点影响区域包含的预取对象；

⑤计算预取对象占用的内存总和大小K，

⑥比较K与设定的供预调度对象剩余可使用的内存空间K_re的大小，K_re＝K_pre-K_use，其中，K_pre为设定预调度缓存空间、K_use为已占用预调度缓存空间；如果K≤K_re，将检索出的对象作为预调度对象调入缓存，结束预调度进程；如果K＞K_re，到步骤⑦；

⑦对样品树中下一层的影响区域按其影响因子R的大小降序排列兄弟节点；

⑧按所排顺序，选取第一个节点为需筛选影响区域；

⑨影响区域为包围盒进行全局检索，检索出筛选影响区域包含的预取对象；

⑩计算预取对象占用的内存总和大小K，其中K_i表示预取对象占用的内存大小；

比较K与设定的供预调度对象剩余可使用的内存空间K_re的大小，如果K≤K_re，将检索出的对象作为预调度对象调入缓存，按所排顺序，选取下一个兄弟节点为需筛选影响区域，到步骤⑨；如果K＞K_re，到步骤⑦；

当检索到样品树叶节点时，选取其父节点的下一个节点为需筛选影响区域，到步骤⑨；

当K_re＝0时，结束预调度进程；