一种空间数据智能编目方法与流程

1.本发明涉及数据处理领域，特别是涉及一种空间数据智能编目方法。


背景技术：

2.在大数据在大数据应用日益广泛的今天，数据资源共享和开放已经成为促进城市全面建设发展的关键，但由于数据缺乏统一的编目体系，使政府数据开放和共享面临诸多困难。亟需构建透明的全量数据资源目录，用于空间数据的分级分类、共享交换、元数据建设。
3.空间数据编目对于数字孪生城市的建设具有重大意义，为保障空间数据编目的合理以及涵盖大量的空间数据，同时降低网络传输时延，这就要求一种新型智能编目方式，传统编目方式数据位过长且编码格式不可调，网络传输时间较长，造成较大时延，无法满足应用的需求，如何保证较低时延，同时又能涵盖全量空间数据目录是一个关键难题。
4.现有编码方式的代码结构规则：标识符由数据分类码(8位数字)、数据源码(2位数字)和分类顺序码(3位数字)三部分(共13位)组成。
5.数据分类码：是用于标识空间数据的多级分类信息。至多标记四级分类，不足四级则用0补位。
6.数据源码：用来标明提供信息资源的机构的行政区域代码。现有编码使用规划建设局行政代码(10)。
7.分类顺序码：当前数据分类下的数据顺序码。
8.以数据分类码为例说明现有编码方式的特点，参见图1；
9.(1)固定编码长度，固定编码级数，不足的级数用0补位；
10.该编码方法存在两个问题：1)编码是存储在空间数据的属性当中的，如果不足的位数用0补位，会消耗更多的存储空间；例如：1 19 00 000、1 21 00 000。这两个编码的后面五位没有用到，但是由于是固定编码长度，所以后面五位都由0补位，会消耗存储空间。也会在网络传输的时候消耗较长时间，造成较大时延。
11.2)空间数据的种类及总量是不断增长的，固定位的编码对于未来数据的扩展有了限制。如果预留的编码空间过短，则会在较短时间内编码位耗尽，例如：例如：当编码达到9 9 99 99就表示编码已经耗尽了
12.如果预留编码空间过长，虽然在较短时间内不会耗尽，但是会占用很多的存储空间，也会在网络传输的时候消耗较长时间，造成较大时延，例如：例如：12 233 000 00000、12 322 000 00000后面的000 00000没有实际用到，而是用0补位，在网络传输的时候消耗较长时间，造成较大时延。
13.3)空间编码的级数是固定的，编码的分类级数也是固定的，如果要加入新的分类级别，比如加入三维空间的坐标字段，或者加入四维时空的坐标，是非常不方便的。
14.为了减少存储空间消耗、降低网络传输时延，解决以上问题，亟需编制新型的编码规则。


技术实现要素：

15.现有的编目技术，编目的级数，每一级的数据位数都是固定的，不可调整。由于空间数据有数据量大、种类多的特点，对编目位数很难有准确的一个估计。如果预留位数太少，随着编目条目的增加会导致编目空间耗尽，无法容纳未来增加的编目数据。如果预留位数太多，会导致编目空间的浪费，而且过长的编目数字，在网络传输的时候会消耗较长时间，造成较大时延，不利于智慧城市应用中对实时性的要求。
16.针对这些缺点，设计了一种空间数据智能编码技术，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
17.一种空间数据智能编目技术，设定一级目录、二级目录、三级目录，使得编码长度可根据实际位数要求进行动态调整，减少网络传输所消耗的时间，降低时延。一级目录的定义是确定编目的总级数。编目的前四位(1
‑
4位)二进制数，代表0
‑
15，一共16个数字，最高可表示16级。二级目录定义了三级目录的长度。二级目录的1
‑
2位二进制数字为一级标志位，3
‑
5位二进制数字为二级标志位，6
‑
8位二进制数字为三级标志位，9
‑
12位二进制数字为四级标志位，13
‑
15位二进制数字为五级标志位，16
‑
19位二进制数字为六级标志位。7
‑
16级标志位均占4位二进制位。三级目录为实际的数据编目序号。编目序号表示每一条数据在每一级的排序。
18.智能编目预留大量潜在空间，解决了未来增加数据条目，导致编目空间不足的问题。其次，编码可根据实际空间数据条目，智能自适应调整编码长度，这样就能够减少网络传输所消耗的时间，降低时延。
19.本发明的方法预留大量编码空间、编码长度可控(非固定长度，没有不必要的编码位)、编码级数可控(可增加新的级数)。
附图说明
20.图1现有的编码方式结构示意图
21.图2为本发明结构示意图。
具体实施方式
22.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例1
24.请参阅图1，一种空间数据智能编目技术，设定一级目录、二级目录、三级目录，使得编目长度可根据实际位数要求进行动态调整，节约数据存储空间，降低网络传输时延。一级目录的定义是确定编目的总级数。编目的前四位(1
‑
4位)二进制数，代表0
‑
15，一共16个数字，最高可表示16级。二级目录定义了三级目录的长度。二级目录的1
‑
2位二进制数字为一级标志位，3
‑
5位二进制数字为二级标志位，6
‑
8位二进制数字为三级标志位，9
‑
12位二进制数字为四级标志位，13
‑
15位二进制数字为五级标志位，16
‑
19位二进制数字为六级标志位。7
‑
16级标志位均占4位二进制位。三级目录为实际的数据编目序号。
25.编目的前四位(1
‑
4位)二进制数，代表0
‑
15，一共16个数字，最高可表示16级。二级目录定义了三级目录的长度。二级目录的1
‑
2位二进制数字为一级标志位，3
‑
5位二进制数字为二级标志位，6
‑
8位二进制数字为三级标志位，9
‑
12位二进制数字为四级标志位，13
‑
15位二进制数字为五级标志位，16
‑
19位二进制数字为六级标志位。7
‑
16级标志位均占4位二进制位。三级目录为实际的数据编目序号。
26.级数标志位：
27.级数标志位4位二进制：0
‑
15，最高可表示16级，即此编目方式最多可扩展到16级；
28.数据标志位：
29.第一级标志位2位二进制：0
‑
3；数据表示范围为4位二进制：0
‑
15；
30.第二级标志位3位二进制：0
‑
7；数据表示范围为8位二进制：0
‑
255；
31.第三级标志位3位二进制：0
‑
7；数据表示范围为8位二进制：0
‑
255；
32.第四级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
33.第五级标志位3位二进制：0
‑
7；数据表示范围为8位二进制：0
‑
255；
34.第六级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
35.第七级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
36.第八级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
37.第九级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
38.第十级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
39.第十一级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
40.第十二级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
41.第十三级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
42.第十四级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
43.第十五级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
44.第十六级标志位4位二进制：0
‑
15；数据表示范围为16位二进制：0
‑
65535；
45.十六级编目总计最大编码范围是：1.39
·
10
52
，较现有编目方式的编码范围增加了1.39
·
10
39
倍。
46.基础仿真数据
47.用于仿真的编目数据为4295个现有的编目数据：
48.示例：
49.00101001100000010100110001001010021000000101002100010010100310000001020011000000102001100010010200210000......
50.实施例2
51.比较实例1一种空间数据智能编目技术与现有编目方法，主要比较在编码空间上、存储空间上的优劣。
52.现有编目方法简介
53.现有设计的编目简介。
54.十进制编码，编目分为六级：
55.第一级：1位十进制；表示范围0
‑
9；
56.第二级：2位十进制；表示范围0
‑
99；
57.第三级：2位十进制；表示范围0
‑
99；
58.第四级：3位十进制；表示范围0
‑
999；
59.第五级：2位十进制；表示范围0
‑
99；
60.第六级：3位十进制；表示范围0
‑
999；
61.六级编目的最大编码范围是：1
·
10
13
62.本仿真验证实验中，分别对比验证了实例1一种空间数据智能编目技术与现有编目方法的优劣。本仿真实验意在验证，在增加编目级数标志位的前提下，此编目方法可大幅增加编目的级数，并且极大增加编码的空间，同时可减少编码的位数及编码的存储空间。
63.仿真方法
64.本仿真实验的方法是，将当前编目数据按照规则转换为实施例1一种空间数据智能编目技术所规定结构的二进制数据格式。然后，为了统一便于对比，将当前十进制编目数据转换为二进制编目数据。分别统计当前编目方法的二进制编目数据及实施例1一种空间数据智能编目技术编目数据的总长度，比较二者总长度大小及占用存储空间的大小。
65.仿真代码
66.为完成数据处理工作编制了matlab程序，进行了仿真工作。
67.经过仿真得到如下结果：
68.现有编目方法二进制码总长度为173320。实施例1一种空间数据智能编目技术二进制码总长度为170498；减少值为：2822；降低了：1.63％。同时，实施例1一种空间数据智能编目技术，将最大编目级数扩展到了16级，最大编目范围扩展到了：1.39
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52
，较现有编目方式增加了1.39
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倍。
69.此仿真结果说明，针对实施例1一种空间数据智能编目技术的仿真结果说明了，在增加编目级数的前提下，此编目方法可大幅增加编目的级数，并且极大增加编码的空间，同时可少量减少编码的位数及编码的存储空间。
70.由实验可得出以下结论：
71.首先，实施例1一种空间数据智能编目技术较现有编目方式最大编目级数增加10级，最大编码范围较现有编目方式增加1.39
·
10
39
倍。
72.第二，与现有编目方式对比，总的二进制长度，实施例1一种空间数据智能编目技术降低了1.63％。数据在网络中传输，往往通过以太网、spi总线、485总线、i2c总线、并行总线等等，这在网路系统数据处理中消耗的时间占比较多，编码总长度降低、总的二进制位数减少，意味着在网络中传输的时间会降低，效率提升。
73.最后，由此仿真实验充分证明，实施例1一种空间数据智能编目技术是有效的，能够达到增加编目空间、增加编码级数的可调整能力、减少编目存储空间、提高数据在网络系
统中传输效率的目的。
74.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。