深入淺出空間索引:2

zhanlijun發表於2013-11-02

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深入淺出空間索引2

  第一篇講到了傳統的索引如B樹不能很好的支援空間資料,比如點(POI等)、線(道路、河流等)、面(行政邊界、住宅區等)。本篇將對空間索引進行簡單分類,然後介紹網格索引。(深入淺出空間索引1http://www.cnblogs.com/LBSer/p/3392491.html

一、空間索引有哪幾種?

  傳統索引使用雜湊和樹這兩類最基本的資料結構。空間索引雖然更為複雜,但仍然發展於這兩種資料結構。因此可以將空間索引劃分為兩大類:1)基於雜湊思想,如網格索引等;2)基於樹思想,有四叉樹、R樹等。

 

二、網格索引

  雜湊是通過一個雜湊函式將關鍵字對映到記憶體或外存的資料結構,如何擴充套件到空間資料呢?

2.1. 網格索引原理

  擴充套件方法:對地理空間進行網格劃分,劃分成大小相同的網格,每個網格對應著一塊儲存空間,索引項登記上落入該網格的空間物件。

  舉個例子,我們將地理空間進行網格劃分,並進行編號。該空間範圍內有三個空間物件,分別是id=5的街道,23的河流和11的商圈。這時候我們可以按照雜湊的資料結構儲存,每個網格對應著一個儲存桶,而桶裡放著空間物件,比如對2號網格,裡面儲存著id=5的空間物件,對35號網格,桶裡放著id=5和id=23的空間物件。

 

  假如我們要查詢某一空間範圍內有哪些空間物件,比如下面的紅框就表示空間範圍,我們可以很快根據紅框的空間範圍算出它與35號和36號網格相交,然後分別到35號和36號網格中查詢空間物件,最終找出id=5和id=23的空間物件。

 

2.2. 網格索引缺點

1)索引資料冗餘

  網格與物件之間多對多關係在空間物件數量多、大小不均時造成索引資料冗餘。比如11號商圈這個空間物件在68,69,100,101這4個網格都有儲存,浪費了大量空間。

2)網格的大小難以確定

  網格的劃分大小難以確定。網格劃分得越密,需要的儲存空間越多,網格劃分的越粗,查詢效率可能會降低。對於圖a,這個查詢需要查詢4個網格,由於4個網格覆蓋了整個空間,因此這個查詢其實是將空間範圍內所有的點資料都遍歷一遍,失去了索引的意義。

 

3)很多網格沒有資料

  空間資料具有明顯的聚集性,比如POI只在幾個熱點商貿區聚集,在郊區等地方很稀疏,這將導致很多網格內沒有任何空間資料。

 

 

 

下一節將介紹四叉樹。

 

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