一种地理栅格数据自适应压缩传输方法_嵇亮亮.pdf
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1、2023.02ELECTRONICS QUALITY一种地理栅格数据自适应压缩传输方法嵇亮亮,王伟,王传明(中国电子科技集团公司第二十八研究所,江苏 南京210007)摘 要:为了便于地理栅格数据的共享应用,通常会采用跨语言的JSON对栅格数据进行压缩传输。现有的JSON数据压缩传输算法主要是对JSON数据中重复的Key或者Value进行处理,或者通过转义、数据字典匹配等方式来达到数据压缩目的,其在对大块栅格数据流进行压缩传输时,效果并不明显。因此,针对栅格数据的特点,设计了一种自适应的压缩传输方法,从而降低了传输的JSON数据量,提高了传输效率,具有较好的实用价值。关键词:地理栅格;JSON
2、;数据压缩;Base64;栅格字典;自适应中国分类号:P 21文献标识码:A文章编号:1003-0107(2023)02-0059-04doi:10.3969/j.issn.1003-0107.2023.02.013An Adaptive Compression and Transmission Method for GeographicGrid DataJI Liangliang,WANG Wei,WANG Chuanming(The 28th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Nanji
3、ng 210007,China)Abstract:In order to facilitate the sharing and application of geographic grid data,the JSON is designed to com-press and transmit the grid data.The existing JSON data compression transmission algorithm mainly achieves the pur-pose of data compression by processing repeated Key or va
4、lue in JSON data or by escaping,data dictionary match-ing.However,the effect is not obvious when the data stream of large grid is compressed and transmitted.Therefore,according to the feature of grid data,an adaptive compression transmission method is designed,which reduces theamount of JSON data tr
5、ansmitted and improves the transmission efficiency.Keywords:geographical grid;JSON;compression of data;Base64;grid dictionary;self-adaption收稿日期:2022-11-29作者简介:嵇亮亮(1982),男,江苏南京人,中国电子科技集团公司第二十八研究所工程师,硕士,从事计算机工程方面的研究工作。0引言针对地理环境的复杂性,在进行地理数据分析时通常会将其栅格化。栅格化思想已经广泛地应用于测绘、交通、通信和资管等行业1-5,使用方式也多样化,包括云计算、服务化6等
6、。为了方便共享地理栅格数据,栅格数据的跨平台、跨语 言 传 输 也 是 研 究 的 热 点。通 常 可 采 用JSON(JavaScript Object Notation)这一轻量级跨语言来进行栅格数据的跨语言传输,JSON编写解析简单,可阅读性强,其通过Key和Value来表明传输的数据项和具体内容7,并且在进行网络、消息交互过程中传输可靠、效率高8-9,是一种理想的数据交换语言。在利用JSON传输地理栅格等内存块数据时,必须先将内存转换为数据流,然后进行Base6410-11地球科学Earth Science59ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALITY编
7、码,转成JSON中的Value。由于地理栅格数据量较大,通常情况必须进行压缩,以减少传输处理数据量12-13,提高传输效率。现有的JSON数据压缩传输算法主要是对JSON数据中重复的Key或者Value进行处理,或者通过转义或数据字典匹配的方式以达到压缩JSON数据的目的。但是,在对大块栅格数据流进行压缩传输时,效果并不明显。1主要工作流程针对现有的JSON数据压缩传输方法对大块栅格数据压缩效果不理想这一问题,本文提出了一种基于JSON的栅格数据压缩传输方法,可显著地降低传输数据量,提高传输效率,该方法的主要工作流程如图1所示,具体包括以下几个步骤:1)从地图中提取需要传输的区域,依据地理信息
8、特征,将该区域转化为栅格数据矩阵T0;2)获取栅格矩阵T0中不同栅格元素值的数量和元素值,建立栅格数据字典MAP;3)依据栅格数据字典MAP,替换栅格矩阵中的元素值,生成新的栅格矩阵T1;4)计算自适应压缩因子n,对栅格矩阵自适应压缩,形成新的一维矩阵T2;5)基于通用Base64对照表和Base64字符转换方式,将一维数组T2转为字符串数组T3;6)组织JSON数据,设置JSON的Key和Value值,并将JSON通过网络或者消息进行传输;7)通过网络或者消息接收到JSON数据后,获取数据字典MAP和字符串数组T3;8)基于通用的Base64逆对照表和Base64逆转换方式,将字符串T3逆转
9、换成一维数组T2;9)计算自适应压缩因子n,将压缩的栅格数据一维数组T2解压,形成栅格矩阵T1;10)按照步骤1)至步骤3)所描述的方法,进行逆操作,获取原始栅格矩阵T0。2技术途径2.1 地理区域栅格化从地图中提取需要传输的区域,依据地理信息特征,将该区域转化为栅格数据矩阵。在地理坐标系中选择起始坐标点S(Js,Ws)、结束坐标点E(Je,We),形成一个矩形区域,设置纬度、经度方向的离散精度KJ、KW,离散精度的单位为“度/单元”,按照公式(1),将矩形区域离散化为M*N栅格矩阵T0。M=INT(Je-JsKJ)+1N=INT(We-WsKM)+1T0(i,j)=TZ(Js+i*KJ,Ws
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