具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种基于3DPS的时空数据模型技术方案：所述模型包括Data框架和Model框架，在数据层面对地理对象时空动态特征设计描述方案，构建动态场景的描述规则以实现准确描述地理对象动态变化，而随着时间的推移以及变化情况的复杂性，描述文档的体积也会逐渐增大，对描述文档分包设计并构建流式传输机制，可有效解决因数据量过大造成的网络传输受限与客户端解析渲染压力等问题，在模型层面设计简单交互策略、复杂交互策略与协作交互策略，为满足交互策略的实际应用，在OGC 3DPS标准基础之上扩展增加Model模块，设计了2种方法，6种实现方式以满足用户与模型服务交互需求；所述时空动态特征设计描述方案的属性包括文档属性和地理对象属性。

其中，所述文档属性分为必要属性与可选属性，必要属性包含有：id用于声明文档唯一编码，type用于描述当前的文档类型，其值为document，parent和previous记录当前文档的父文档和前文档，版本号version；可选属性辅助记录文档信息，包括有：文档名称、作者、创建时间、修改版本、模型信息和基本描述，通过定义上述文档属性，可以完整描述当前地理对象时空动态特征描述文档的完整内容，为地理对象时空动态描述奠定了基础。

其中，所述地理对象属性分为标准属性和扩展属性，所述标准属性分为四类，分别是基本属性、地理属性、数据属性和几何属性。在时空数据模型服务化共享描述方案中，地理对象属性的描述直接影响着时空数据模型应用效果及地理对象时空特征的动态表达。

其中，所述基本属性为必要属性，用于准确描述当前地理对象的基本信息和其他信息，其他信息包括id、parent、previous、version和description。

其中，所述地理属性是地理对象的核心属性，所述地理属性包括地理子属性，所述地理属性包括地理对象位置的属性position、方向orientation、坐标系coordinateSystem和相机视角camera，其子属性包括定位依赖属性、定位独立属性、heading、pitch和roll。定位依赖属性为单点定位，即通过单坐标确定某个实体的位置，使用定位依赖属性的地理实体通常为点，文字，模型等。使用定位独立属性的实体一般为线，面等。coordinateSystem用于准确描述数据坐标系信息，通过模型函数处理该属性，可将不同坐标系数据进行统一表达。相机视角camera，用于确定相机朝向。

其中，所述数据属性用于描述数据源及自身属性信息：地址url、类型type、参数parameter、时间clock和描述description。数据属性中各个属性之间关联性较强，即当前属性修改往往影响其他属性的变化，因此本方案中对各个数据属性添加了限制关系，即某属性值随时间变化后，其他受限制关系属性也会随之变化。数据属性是地理对象时空动态特征描述方案支持多源异构数据的核心属性，通过此对该属性的完整性设计，以实现多源异构数据在地理场景中的动态表达。

其中，所述几何属性用来控制或设定地理对象的几何外观和图形样式，如可见性、颜色、材质、边框。几何属性中共分15大类，且每个属性中均包括子属性，有些子属性为基本子属性包括有position，material，border，color等。还有一些为扩展子属性curvature，granularity，resolution用于控制几何图形的平滑程度。

其中，地理对象的扩展属性是为了表达更为复杂几何模型和扩展描述方案高级功能，可以通过用户的应用需要来专用化定义。在定义扩展属性时需在扩展属性前标识自定义前缀，以避免与文档属性和地理对象标准属性冲突。

其中，所述文档分包设计并构建流式传输机制为将时空数据描述文档进行拆包设计，结合SSE进行流式传输，客户端每接收一个packet便触发一个事件，流式处理大体量时空数据描述文档，其意义在于当处理大体量时空数据时，客户端可以渐进式获取、传输、处理地理对象时空动态特征变化的数据，提升实时数据的可视化效果，时空数据描述地理对象的动态变化时，会出现同一对象单一或复杂属性的变化或者多个对象之间单一或复杂属性的变化多种情况，针对情况的复杂性，本研究提出采用地理对象id实现包与包之间的关联，即每个包都包括有一个或多个地理对象id属性，其他所需变化的属性均可在同一个包或者不同包之间存储。因此在某些情况下，可以通过多个packet来描述某一地理实体的动态变化情况。分包过程中如何控制每个packet的数据量以适应客户端的高效可视化，是分包过程中的关键问题之一。地理实体的变化属性中均定义了render属性，该属性声明了当前地理对象属性变化渲染的复杂程度，系数越高则代表所需客户端可视化渲染能力需求越大，因此在分包时要减少每个packet的数据量，以平衡客户端渲染压力。对于随着时间动态变化的地球空间对象，其空间位置等属性会随着时间的流逝而改变，进而时空数据的描述文档也会随之增大。数据量过大会导致网络传输受限且客户端解析困难，会对实时或近实时动态表达产生影响。

其中，模型集成是时空数据模型共享的重要组成部分，可极大发挥模型自身作用与提升地理分析能力。模型内部结构通常十分复杂，而通过封装部署后提供的对外接口相对简单。所述简单交互策略为用户与单一模型进行独立交互，用户通过模型简单的模型交互接口进行模型数据提交，操作模型计算和将结果返回，在该模型调用的整个过程中没有其他用户或模型之外的模型进行参与；所述复杂交互策略以数据为中心，以数据状态为响应机制，准确管理数据在模型链中的运行状态，针对不同的复杂地理需求，用户将不同模型在服务端自定义组合为适合或最大满足地理分析需求的模型链，模型链启动后用户需要输入模型所需数据，数据在一个阶段完成处理分析后可选择是否向客户端发送完成状态，若向客户端发送完成状态，待客户端检查或处理后继续进行模型链的后续处理，按上述方式依次完成数据在模型中各个阶段的处理，最终将成果数据向客户端输出，若选择不向客户端发送完成状态，则需要用户在自定义模型链时明确各个模型之间输入与输出限定，使模型链自动完成整个处理流程，最终将数据输出，如图4、5所示为复杂交互策略结构图，数据data1进入model1完成数据处理后可选择是否向客户端反馈，经客户端检查或再次处理后将data2作为model2的输入数据进行输入并有model2再次执行，直至模型链执行完成。若不向客户端返回，则需明确各个模型之间的关系，model1的完成事件将激活model2的启动事件依次向下执行，直至模型链执行完成将数据输出至客户端。模型链的计算运行时间相对较长，处理过程相对复杂，基于此本研究设计了模型链事务机制，即在单个模型完成时将处理结果进行持久化操作，当下一个模型执行出现异常时，模型链进行事务回滚处理，重新获取持久化的数据，再次运行直至全部完成。该交互策略可以准确描述、监测、控制复杂的时空数据模型的执行状态，以扩展时空数据模型的处理分析能力，提升复杂地理模拟分析预测能力；所述协作交互策略可根据模型协作交互策略接口进行数据输入、模型控制、数据校验和数据处理多种操作，如图6所示为应用模型协作策略完成时空数据模型服务化共享应用流程。首先用户1提交数据至服务端开启模型处理，经model1处理完成后通知其他用户进行数据和模型操作，用户2将再次通过模型交互接口将数据或模型操作提交至模型链，依次执行最终输出成果数据进行地理模拟分析。通过该交互策略多用户可共用同一模型链实现服务端时空数据的协同处理。

其中，所述时空数据模型的交互接口包括OGC 3DPS标准模块和Model扩展模块，OGC 3DPS标准模块包含有一个核心模块Core与三个扩展模块scene，view，info，所述Model扩展模块提供两种方法来实现时空数据模型的交互，分别是SetModel和OperateModel，SetModel中设计了SetData和SetModelGroup，SetData操作为模型数据输入操作，该接口包括以下参数dataSource、dataType、modelID、modelConfig、packageConfig，SetModelGroup是为多模型集成提供的操作接口，通过该接口可将已经注册的模型按照模型的输入输出的配置规则构成模型链用以解决复杂地理分析问题，其中参数包括有models、modelIOconfig、name、description；OperateModel中设计有ModelRegister、ModelFind、ModelStart和ModelApply四种实现方式，模型注册方案中提供了分布式注册和集成注册两种方式，分布式注册是指在直接注册已有模型服务，集成注册需要将模型部署至共享平台中在进行模型注册。为满足模型注册需求，ModelRegister中参数包括registerType确定注册类型，modelSource模型源，modelConfig模型配置信息，modelMetadata模型元数据信息，modelDescription模型描述信息，serverConfig模型服务注册环境配置信息。模型查找接口ModelFind提供modelDescription模型描述信息参数，通过该接口用户可根据需求查询满足分析需求的模型，该接口返回模型元数据信息和模型描述的列表信息。ModelStart接口用于启动模型(链)，在该接口下用户需提供模型(链)modelID参数，controlType控制类型参数以实现对服务平台中模型控制。ModelApply接口是模型处理完成后的数据应用接口，通过该接口用户可以获取模型各个处理阶段的成果数据以用于检查、再次处理和客户端解析渲染模拟分析。包含的参数有OutputModelID用户获取模型链中各阶段模型生成的结果数据，result参数是否应用最终时空对象动态特征描述方案数据，client参数指定需要解析渲染执行模拟预测的客户端信息。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。