專利名稱：一種二維矢量地圖的壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于WebGIS和移動GIS相關(guān)的矢量地圖傳輸與存儲領(lǐng)域，涉及 一種二維矢量地圖的無損壓縮方法。
背景技術(shù)：
隨著GIS應(yīng)用技術(shù)的日益普及，數(shù)字地圖逐漸代替了傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖成 為存儲地理空間數(shù)據(jù)的主要載體。正由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速 發(fā)展，WebGIS技術(shù)和移動GIS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而這些技術(shù)的應(yīng)用都對大量的 數(shù)字地圖的高效存儲和快速傳輸提出了要求，數(shù)字地圖的高效壓縮成了解決 該問題的關(guān)鍵。
與柵格地圖的壓縮方法不同，由于當(dāng)前應(yīng)用廣泛的GIS系統(tǒng)(如 Maplnfo， ArcGIS)通常會將矢量地圖的圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分開存放，相 對于屬性數(shù)據(jù)，包含圖形與拓?fù)潢P(guān)系信息的圖形數(shù)據(jù)(即點序集合)占絕大 比例數(shù)據(jù)量，因此圖形數(shù)據(jù)的壓縮方法成為矢量地圖數(shù)據(jù)壓縮效率的關(guān)鍵。 目前在矢量地圖的有損壓縮領(lǐng)域己經(jīng)發(fā)展了多種算法，如Douglas-Peucker 算法等，但由于在某些精度要求比較高的場合采用有損壓縮的方法將會導(dǎo)致 不可預(yù)知的錯誤，矢量地圖無損壓縮的研究具有了一定的現(xiàn)實意義，但目前 對這個領(lǐng)域的研究成果還比較少。己有研究成果提出了針對矢量地圖中的經(jīng) 緯坐標(biāo)系矢量地圖的壓縮算法，但由于不同的時期、不同的區(qū)域、不同的用 途使得各種地圖的坐標(biāo)系存在很大的差異，該算法的應(yīng)用存在缺陷。
如前所述，現(xiàn)有的成果并不支持各種不同的矢量地圖，而只支持經(jīng)緯坐 標(biāo)系矢量地圖的壓縮。采用該算法，壓縮之前必須先將其他坐標(biāo)系，比如國 家坐標(biāo)系、地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯坐標(biāo)系，然后再進(jìn)行壓縮。這樣的方法必 然會增加運(yùn)算量，而且由于轉(zhuǎn)換過程中由于精度的限制，并不能保證數(shù)據(jù)在 轉(zhuǎn)換過程中是無損的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種二維矢量地圖的無損壓縮方法。 本發(fā)明的矢量地圖的壓縮方法包括矢量數(shù)據(jù)文件壓縮和屬性數(shù)據(jù)文件 壓縮。
所述的矢量數(shù)據(jù)文件壓縮是將矢量地圖包含的矢量數(shù)據(jù)文件中的內(nèi)容 按圖層類型分開進(jìn)行處理，具體是首先將文件中點類、線類、面類的圖層 數(shù)據(jù)按照類型分開，然后將已分開的相同類型的圖層數(shù)據(jù)中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與屬 性代碼分開，最后將坐標(biāo)數(shù)據(jù)與屬性代碼分開進(jìn)行編碼
對于屬性代碼采用消除冗余度的方法壓縮數(shù)據(jù)量，就是將相同數(shù)據(jù)進(jìn)行 合并，不同數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加；
對于坐標(biāo)數(shù)據(jù)采用不規(guī)則系數(shù)預(yù)測編碼方法進(jìn)行壓縮。
所述的屬性數(shù)據(jù)文件壓縮是將矢量地圖包含的與矢量數(shù)據(jù)文件匹配的
屬性數(shù)據(jù)文件通過BWT (Burrows-Wheeler-Transformation)算法進(jìn)行壓縮。 BWT算法為成熟的數(shù)據(jù)壓縮方法。
所述的不規(guī)則系數(shù)預(yù)測編碼方法的具體歩驟是
歩驟1、對所有坐標(biāo)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值的有效位數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，X坐標(biāo)與Y坐 標(biāo)都以有效位數(shù)最多的坐標(biāo)值作為標(biāo)準(zhǔn)，對于有效位數(shù)不足的坐標(biāo)小數(shù)點后 補(bǔ)0，將統(tǒng)一后的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成長整型整數(shù)；
歩驟2、保留第一個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)，從第二個坐標(biāo)數(shù)據(jù)開始，以第I 個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值減去第1-1個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值，得到的偏移量值 代替第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值，并對偏移量值以長整型整數(shù)表示；同時， 從第二個坐標(biāo)數(shù)據(jù)開始，以第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值減去第1-1個坐標(biāo)數(shù) 據(jù)的Y坐標(biāo)值，得到的偏移量值代替第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值，并對偏移 量值以長整型整數(shù)表示；
步驟3、將長整型整數(shù)的偏移量的值作為變換系數(shù)，存儲該變換系數(shù)所 需的字節(jié)數(shù)為^l,x,<27_l 2，x,.<214_l 3，x,<22l_l
4, c^/zenWse
x,表示變換系數(shù)的數(shù)值，。^nv^表示除以上三種情況以外的其他所有情況 下；
步驟4、在每個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變換系數(shù)前插入校驗碼，每個校驗碼的長度
為1個字節(jié)，包括八位，其中第一位是X坐標(biāo)標(biāo)志位、第二位和第三位是X
坐標(biāo)數(shù)據(jù)段位、第四位是X坐標(biāo)的正負(fù)號標(biāo)志位、第五位是Y坐標(biāo)標(biāo)志位、
第六位和第七位是Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)段位、第八位是Y坐標(biāo)的正負(fù)號標(biāo)志位；
數(shù)據(jù)段位Dwa^/"e根據(jù)下式進(jìn)行賦值 、'00"，"乂 =1
"01、 =2 "10"， "t =3
歩〗
:驟5、將每個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變換系數(shù)和對應(yīng)的校驗碼進(jìn)行存儲。
解碼時，首先將屬性數(shù)據(jù)文件進(jìn)行BWT算法的逆變換，還原屬性數(shù)據(jù)文 件。矢量數(shù)據(jù)文件則先由BWT算法的逆過程還原坐標(biāo)數(shù)據(jù)和屬性代碼的變換 系數(shù)，然后根據(jù)校驗碼得到變換系數(shù)各屬性值，由"基于不規(guī)則系數(shù)的預(yù)測 編碼"的逆過程還原坐標(biāo)數(shù)據(jù)；根據(jù)矢量地圖格式及兼并算法的逆過程還原 文件頭以及畫筆畫刷等屬性代碼，最終得到完整的矢量數(shù)據(jù)文件。
本發(fā)明在借鑒傳統(tǒng)的文本或圖像壓縮技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，針對矢量地圖 中矢量數(shù)據(jù)占絕大多數(shù)碼量的特征，側(cè)重于在編碼端增加信息聚類處理模 塊，并采用"基于不規(guī)則系數(shù)的預(yù)測編碼"變換方法，可以去除矢量數(shù)據(jù)中 多余的信息并簡化待編碼的數(shù)據(jù)，從而可以降低編碼解碼復(fù)雜度，最后通過 成熟的BWT算法壓縮變換系數(shù)，提高矢量地圖壓縮比。本發(fā)明方法可以提高 壓縮效率，并降低編碼解碼復(fù)雜度。
具體實施例方式
維矢量地圖的無損壓縮方法采用如下步驟第一步將二維矢量地圖中的矢量數(shù)據(jù)文件內(nèi)容按圖層類型分類，然后 將已分開的相同圖層數(shù)據(jù)中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與屬性代碼分開進(jìn)行編碼；
第二步對于屬性代碼采用消除冗余度的方法壓縮數(shù)據(jù)量，就是將相同 數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，不同數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加；
第三步對于坐標(biāo)數(shù)據(jù)采用不規(guī)則系數(shù)預(yù)測編碼方法進(jìn)行壓縮，所述的 不規(guī)則系數(shù)預(yù)測編碼方法的具體步驟是
歩驟l、對所有坐標(biāo)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值的有效位數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，X坐標(biāo)與Y坐 標(biāo)都以有效位數(shù)最多的坐標(biāo)值作為標(biāo)準(zhǔn)，對于有效位數(shù)不足的坐標(biāo)小數(shù)點后 補(bǔ)0，將統(tǒng)一后的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成長整型整數(shù)；
步驟2、保留第一個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)，從第二個坐標(biāo)數(shù)據(jù)開始，以第I 個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的x坐標(biāo)值減去第i-i個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值，得到的偏移量值 代替第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值，并對偏移量值以長整型整數(shù)表示；同時， 從第二個坐標(biāo)數(shù)據(jù)開始，以第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值減去第1-1個坐標(biāo)數(shù)
據(jù)的Y坐標(biāo)值，得到的偏移量值代替第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值，并對偏移
量值以長整型整數(shù)表示；
步驟3、將長整型整數(shù)的偏移量的值作為變換系數(shù)，存儲該變換系數(shù)所
需的字節(jié)數(shù)為w,
—1,jc,<27-1
2, ;c,<214_l
H ，,
3, ;c,<22'-1
4, c^Aervv&e
x,表示變換系數(shù)的數(shù)值；
歩驟4、在每個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變換系數(shù)前插入校驗碼，每個校驗碼的長度 為1個字節(jié)，包括八位，其中第一位是X坐標(biāo)標(biāo)志位、第二位和第三位是X 坐標(biāo)數(shù)據(jù)段位、第四位是X坐標(biāo)的正負(fù)號標(biāo)志位、第五位是Y坐標(biāo)標(biāo)志位、 第六位和第七位是Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)段位、第八位是Y坐標(biāo)的正負(fù)號標(biāo)志位； 數(shù)據(jù)段位Z)ato^/"e根據(jù)下式進(jìn)行賦值
7<formula>formula see original document page 8</formula>
歩驟5、將每個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變換系數(shù)和對應(yīng)的校驗碼進(jìn)行存儲。 第四歩二維矢量地圖中的屬性數(shù)據(jù)文件是和矢量數(shù)據(jù)文件一一匹配 的，相對來說這部分的數(shù)據(jù)比例是很小的，屬性數(shù)據(jù)文件的壓縮是將二維矢 量地圖包含的與矢量數(shù)據(jù)文件匹配的屬性數(shù)據(jù)文件通過成熟的數(shù)據(jù)壓縮方
法BWT算法進(jìn)行壓縮。
權(quán)利要求
1、一種二維矢量地圖的壓縮方法，包括矢量數(shù)據(jù)文件壓縮和屬性數(shù)據(jù)文件壓縮，其特征在于所述的矢量數(shù)據(jù)文件壓縮是將矢量地圖包含的矢量數(shù)據(jù)文件中的內(nèi)容按圖層類型分開進(jìn)行處理，具體是首先將文件中點類、線類、面類的圖層數(shù)據(jù)按照類型分開，然后將已分開的相同類型的圖層數(shù)據(jù)中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與屬性代碼分開，最后將坐標(biāo)數(shù)據(jù)與屬性代碼分開進(jìn)行編碼對于屬性代碼采用消除冗余度的方法壓縮數(shù)據(jù)量，就是將相同數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，不同數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加；對于坐標(biāo)數(shù)據(jù)采用不規(guī)則系數(shù)預(yù)測編碼方法進(jìn)行壓縮；所述的屬性數(shù)據(jù)文件壓縮是將矢量地圖包含的與矢量數(shù)據(jù)文件匹配的屬性數(shù)據(jù)文件通過BWT算法進(jìn)行壓縮；其中，對于坐標(biāo)數(shù)據(jù)采用不規(guī)則系數(shù)預(yù)測編碼方法進(jìn)行壓縮的具體步驟是步驟1、對所有坐標(biāo)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值的有效位數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，X坐標(biāo)與Y坐標(biāo)都以有效位數(shù)最多的坐標(biāo)值作為標(biāo)準(zhǔn)，對于有效位數(shù)不足的坐標(biāo)小數(shù)點后補(bǔ)0，將統(tǒng)一后的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成長整型整數(shù)；步驟2、保留第一個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)，從第二個坐標(biāo)數(shù)據(jù)開始，以第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值減去第I-1個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值，得到的偏移量值代替第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值，并對偏移量值以長整型整數(shù)表示；同時，從第二個坐標(biāo)數(shù)據(jù)開始，以第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值減去第I-1個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值，得到的偏移量值代替第I個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值，并對偏移量值以長整型整數(shù)表示；步驟3、將長整型整數(shù)的偏移量的值作為變換系數(shù)，存儲該變換系數(shù)所需的字節(jié)數(shù)為nxxi表示變換系數(shù)的數(shù)值；步驟4、在每個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變換系數(shù)前插入校驗碼，每個校驗碼的長度為1個字節(jié)，包括八位，其中第一位是X坐標(biāo)標(biāo)志位、第二位和第三位是X坐標(biāo)數(shù)據(jù)段位、第四位是X坐標(biāo)的正負(fù)號標(biāo)志位、第五位是Y坐標(biāo)標(biāo)志位、第六位和第七位是Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)段位、第八位是Y坐標(biāo)的正負(fù)號標(biāo)志位；數(shù)據(jù)段位DataValue根據(jù)下式進(jìn)行賦值步驟5、將每個坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變換系數(shù)和對應(yīng)的校驗碼進(jìn)行存儲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二維矢量地圖的壓縮方法。現(xiàn)有的壓縮方法運(yùn)算量大，并且數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換過程中有損傷。本發(fā)明方法包括矢量數(shù)據(jù)文件壓縮和屬性數(shù)據(jù)文件壓縮。矢量數(shù)據(jù)文件壓縮是將矢量地圖包含的矢量數(shù)據(jù)文件中的內(nèi)容按圖層類型分開進(jìn)行處理，將相同類型的圖層數(shù)據(jù)中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與屬性代碼分開進(jìn)行編碼，對于屬性代碼采用消除冗余度的方法壓縮數(shù)據(jù)量，對于坐標(biāo)數(shù)據(jù)采用不規(guī)則系數(shù)預(yù)測編碼方法進(jìn)行壓縮。屬性數(shù)據(jù)文件壓縮是將矢量地圖包含的與矢量數(shù)據(jù)文件匹配的屬性數(shù)據(jù)文件通過BWT算法進(jìn)行壓縮。本發(fā)明方法可以提高壓縮效率，并降低編碼解碼復(fù)雜度。
文檔編號H04N7/26GK101483779SQ20091009559
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者云 凌, 古華茂, 勛 王 申請人:浙江工商大學(xué)