基于混合层级空间网格编码的查询

Yukon支持GeoSOT编码的基本原理及特性 中详述了空间网格编码的基本原理，空间网格编码通常为 GeoSOTGrid 类型的数组。 Yukon提供的接口 ST_GeoSOTGrid( )，可通过指定的网格层级参数计算空间网格编码，但这种方式构造出的网格均为同一网格层级。当对象的空间范围较大时，仍使用同一层级的网格，构造出的空间网格编码数组长度将超过设定值域范围，无法存储。另一方面，对于这些范围大的对象，采用太小尺度的网格进行管理和查询等，也是没有必要的，特别是在要素查询中，获得同等查询精度的前提下，小尺度的网格将带来更多的性能损耗。

因此，Yukon提供接口 ST_GeoSOTGridAgg( )，通过设置一个范围的网格层级（level_min,level_max），计算混合层级的空间网格编码。每个对象对应的空间网格编码数组将包含（level_min,level_max）范围下多个层级的空间网格编码，并提供对此空间网格编码数组创建 GIN 索引，进行查询。

geosotagg.png

以下将对基于此混合层级空间网格编码，进行数据查询的过程进行说明。

示例数据: region_test.udbx

主要步骤及结果说明：

  1. 创建数据库中空间对象的空间网格编码。数据集名region_test，对应的网格编码表region_grid22_15。

CREATE TABLE region_grid22_15 (id serial4 not null,tablename text NULL,smid int8 NULL,      grids22_15 geosotgrid[] NULL);

INSERT INTO region_grid22_15 (tablename, smid, grids22_15) (select 'region_test', smid ,st_geosotgridagg(smgeometry, 22, 15) from region_test);

geosotagg1.png

  1. 对空间网格编码数组创建 GIN 索引。

CREATE INDEX idx_region_grid22_15 ON region_grid22_15 USING gin (grids22_15);

  1. 创建查询范围的空间网格编码。下图圆框为查询范围，查询范围的数据集名roi，对应的网格编码表roi_grid22_15。

CREATE TABLE roi_grid22_15 (id serial4 not null,tablename text NULL,smid int8 NULL, grids22_15 geosotgrid[] NULL);

INSERT INTO roi_grid22_15 (tablename, smid, grids22_15) (select 'roi', smid ,st_geosotgridagg(smgeometry, 22, 15) from roi);

geosotagg2.png geosotagg3.png

  1. 执行网格相交查询，采用操作符&&，对两个网格编码表求交集。

select region_grid22_15.smid from region_grid22_15, roi_grid22_15 where roi_grid22_15.grids22_15 && region_grid22_15.grids22_15;

特殊说明： 查询框的网格编码层级level_min必须小于等于空间数据网格编码的level_min，才能将查询框覆盖的空间对象完整查出。

  1. 根据4中的查询结果，关联到对应的空间对象，得到最终查询结果。

with region_roi as (select region_grid22_15.smid from region_grid22_15, roi_grid where aa_1000_grid.grids22_15 && roi_grid.grids22_15)

select region_test.* from region_test, region_roi where region_test.smid = region_roi.smid;

geosotagg4.png

空间网格编码层级如何设置？

这里设置的是查询范围的空间网格编码层级。

空间网格编码层级的设置，需要考虑查询精度和性能两个因素。层级越高，意味着网格单元对应的空间范围越小，查询的精度会相对提高，但性能会相应降低。这里建议以下几种场景下使用混合层级的空间网格编码进行查询：

  • 查询范围面积较大，采用同一层级的空间网格编码无法存储。

  • 查询范围面积较大，虽然可以采用同一层级编码，但性能较差，在不相对损失精度的前提下，采用混合层级的空间网格编码。

当选择了混合层级的空间网格编码后，层级范围的选择需注意：

  • 查询框的level_min ≤ 空间对象的level_min，才能将查询框覆盖的空间对象完整查询。

  • 查询框的level_max ≥ 空间对象的level_max，查询结果可以更加准确。

最后，在选择单层级空间网格编码还是混合层级空间网格编码时，需考虑的情况是比较复杂的。因此还需要综合考虑实际情况，选择最合适的方式。