fepk文件格式说明

 

1  卫星影像金字塔分块原理说明

 
通常我们在工作中使用的卫星影像数据，轻则几百M，重则几百个G甚至上TB级。影像数据太大，是大家经常会遇到的一个问题，尤其是想下载一个省以上数据的时候该问题尤为突出。那么该问题是否有一个比较好的解决方案呢？
以全球为例，我们以19级为例，共有2^18 * 2^17 张瓦片，如此多的瓦片会让磁盘愈来愈慢，同时也无法维护。
当影像范围比较大时，我们可以采用金字塔分块的方式进行管理，系统会自动将大范围分成若干个块，且块与块之间是可以无缝拼接的。
一般情况我们选择全球前10级别作为基础级别，因数据量不大(1G)左右，后续以10级作为基础级别，全球19级别数据被划分为 2^8 * 2^7(512 * 256)个块。每个块中包含了256 * 256 张小瓦片。
1.1  Fepk文件命名规则

 
文件说明(包含索引与数据两个文件，文件必须都配套才可以正常使用)：
*.fepk          ：文件中存储具体的瓦片数据。
*.fepk.idx    ：文件中存储的瓦片的索引信息，当给定一个瓦片编号后，可以根据编号计算出来瓦片存在索引中的信息(大小，以及数据在8-174-138.fepk中的位置)。
名称命名规
以8-174-138.fepk为例：其中8是级别，174是列号，138是行号，文件中存储了8-174-138瓦片裂分出来的所有瓦片数据。
2  .fepk文件格式说明

我们一般不会直接采用瓦片作为管理单元，会把一个块作为管理单元，把数据划分为索引文件与数据文件，如下所示：
数据文件：world.fepk
索引文件：world.fepk.idx
 
2.1  索引文件

表 1文件说明

文件头	字段	值
文件头	char    szMagic[20]	fe.tile.store.data20字节
	uint    version	版本号4字节
	uint    typeId	数据类型 enum PKType {  PK_IMAGE ,  PK_DEM,  PK_VEC, PK_QXSY, PK_USER, };4字节
	uint    wgs84	是否是wgs84经纬投影4字节
	uint    flag	4字节
	uint64  timestamp	时间戳8字节
	real2   vStart	经纬度最小范围8*2字节
	real2   vEnd	经纬度最大范围 8*2字节
	LevSnap levOff[24]	级别索引，8 * 24 字节
	char    _reserve[240]	保留
级别1	int2    _start	2 * 4字节，瓦片最小行列号
	int2    _end	2 * 4字节，瓦片最大行列号
	uint64  _offset	8字节
	uint64  _dataSize	8字节
	uint    _lev	4字节
	char    _reserve[216]	216字节
	瓦片数据索引矩阵数据PKTLHeader	N * PKTLHeader N = (_end.x  - _start.x + 1) * (_end.y - _start.y + 1)
	PKTLHeader
级别2
级别3
级别…

 
PKTLHeader定义：

1. PKTLHeader定义：
2. struct  PKTLHeader
3.     {
4.         /// 有无数据标记,即服务器上是否有该数据 0,无，1，有
5.         uint64  _data:2;
6.         /// 在本文件中是否已经存储 0,无，1，有
7.         uint64  _stored:2;
8.         /// 状态,
9.         uint64  _state :6;
10.         /// 数据地址,使用50个bit最大 2^54
11.         /// 单个文件最大16 K T
12.         uint64  _offset : 54;
13.         /// 如果该值!= 0xFFFF,则有效，否则无效,
14.         /// 使用该字段的意义在于解决网络读取问题，比如在云盘上
15.         /// 先读取索引，如果没有数据大小，或者数据大小存储在数据文件中，则需要
16.         /// 再次访问数据文件，才可以得大小，增加额外的IO，同时兼顾大小，该变量最大可以存储64K
17.         /// 如果超过了64K，那么一样的需要访问数据文件获取大小
18.    ushort  _dataSize;
19. };

复制代码

 
共计10自字节
LevSnap定义：

1. struct  LevSnap
2. {
3.         uint64  _lev:8;
4.         uint64  _offset:56;
5. };

复制代码

 
共计8字节
2.2  数据文件文件

文件头	字段	值
文件头	char    szMagic[20]	fe.tile.store.data20字节
	uint    version	版本号4字节
	uint    typeId	数据类型 enum PKType {  PK_IMAGE ,  PK_DEM,  PK_VEC, PK_QXSY, PK_USER, };4字节
	uint    wgs84	是否是wgs84经纬投影4字节
	uint    flag	4字节
	uint64  timestamp	时间戳8字节
	real2   vStart	经纬度最小范围8*2字节
	real2   vEnd	经纬度最大范围 8*2字节
	LevSnap levOff[24]	级别索引，8 * 24 字节
	char    _reserve[240]	保留
数据0	Int4	4*4字节，行号，列号，级别，大小
	数据
数据1	Int4	4*4字节，行号，列号，级别，大小
	数据
数据…	Int4	4*4字节，行号，列号，级别，大小
	数据

 
3  如何使用数据

3.1  解压成标注金字塔瓦片

用户可以通过FEPKUNPack.exe解压程序，将数据加压标准的金字塔瓦片，然后即可使用，导出后如下所示。
导出后可以方便的被osgEarth,cesium,argis,fastearth等软件直接加载。
缺点： 导出后，占用磁盘大小比未解压前大50%。
             导出后，维护困难，因为文件很多，拷贝能都受到影响。
 
数据截图

 

3.2  API读取瓦片

使用SDK/API访问数据，为了方便大家使用，避免数据解压，可以使用FEPKReadApi
SDK读取数据,SDK使用C语言编写，接口如下所示

1. extern  "C"
2. {
3.     /// <summary>
4.     /// 打开文件函数，可以打开索引也可以打开数据文件
5.     /// </summary>
6.     /// <param name = "fileName">文件名称</param>
7.     /// <return>0:失败,否则成功</return>
8. FEPKFile    fepkOpenFile(const char* fileName);
9.     /// <summary>
10.     /// 读取索引数据函数
11.     /// </summary>
12.     /// <param name = "file">索引文件指针</param>
13.     /// <param name = "x">列号</param>
14.     /// <param name = "y">行号</param>
15.     /// <param name = "z">级别</param>
16.     /// <param name = "header">返回文件头信息</param>
17.     /// <return>true:false</return>
18. bool        fepkReadHeader(FEPKFile file,int x,int y,int z,FEPHHeader* header);
19.     /// <summary>
20.     /// 根据文件头信息读取文件大小（瓦片数据大小）
21.     /// </summary>
22.     /// <param name = "file">索引文件指针</param>
23.     /// <param name = "header">文件头信息</param>
24.     /// <param name = "pSize">输出文件大小</param>
25.     /// <return>true:false</return>
26. bool        fepkReadDataSize(FEPKFile file,const FEPHHeader* header,uint* pSize);
27.     /// <summary>
28.     /// 读取瓦片数据函数
29.     /// </summary>
30.     /// <param name = "file">索引文件指针</param>
31.     /// <param name = "header">文件头信息</param>
32.     /// <param name = "pBuf">输入缓冲区大小</param>
33.     /// <param name = "nBufLen">缓冲区长度</param>
34.     /// <return> -1:失败,0:无数据,>0 数据的真实大小</return>
35. int         fepkReadData(FEPKFile file,const FEPHHeader* header,void* pBuf,uint nBufLen);
36.     /// <summary>
37.     /// 关闭文件
38.     /// </summary>
39. void        fepkCloseFile(FEPKFile file);
40. /// <summary>
41.     /// 从一个文件夹中读取瓦片的数据头，以及瓦片的大小
42.     /// </summary>
43.     /// <param name = "path">目录组，以null结束</param>
44.     /// <param name = "x">瓦片的编号</param>
45.     /// <param name = "y">瓦片的编号</param>
46.     /// <param name = "z">瓦片的编号</param>
47.     /// <param name = "header">文件头信息</param>
48.     /// <param name = "pSize">瓦片大小</param>
49.     /// <return>返回打开的文件</return>
50. FEPKFile    fepkReadTileHeader(const char** path,int x,int y,int z,FEPHHeader* header,uint* pSize);
51.     /// <summary>
52.     /// 从一个文件夹中读取
53.     /// </summary>
54.     /// <param name = "file">文件句柄</param>
55.     /// <param name = "header">文件头信息</param>
56.     /// <param name = "pBuf">输入/输出，从fepkReadTileHeader读取</param>
57.     /// <param name = "nBufLen">输入,从fepkReadTileHeader读取</param>
58.     /// <return>返回读取的长度-1,失败，0，文件内部错误，其他读取的长度</return>
59. int         fepkReadTileData(FEPKFile file,const FEPHHeader* header,void* pBuf,uint nBufLen);
61. }

复制代码

 
使用说明：
 

1. #include "FEPKReaderApi.h"
3. #include <stdio.h>
4. /// 如果是SDK，非源码方式，则需要因入库
5. /// #pragma comment(lib,"FEPKReader.lib")
6. int main(int, char**)
7. {
8.     /// 1. 开发文件
9.     FEPKFile    file = fepkOpenFile("D:\\FE\\data\\fepk\\world.fepk");
10.     if (file == nullptr)
11.     {
12.         return  0;
13.     }
14.     FEPHHeader  header;
15.     uint        nSize = 0;
16.     /// 2. 读取给定瓦片编号的文件头信息
17.     /// 如果返回false,说明当前文件中没有给定的瓦片数据
18.     if (!fepkReadHeader(file, 0, 0, 0, &header))
19.     {
20.         return  0;
21.     }
22.     /// 3. 读取数据大小
23.     if (!fepkReadDataSize(file, &header, &nSize))
24.     {
25.         return  0;
26.     }
27.     /// 申请空间
28.     char*   pBuf = new char[nSize];
29.     /// 4. 读取数据
30.     if (!fepkReadData(file, &header, pBuf, nSize))
31.     {
32.         printf("read ok！\n");
33.     }
34.     /// 5. 释放内存
35.     delete[]pBuf;
36.     /// 6. 关闭文件
37.     fepkCloseFile(file);
38.     return  0;
39. }

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