CN101179475B - 一种以对等网络方式下载地图数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其采用对等网络结构模式，将地图数据分布式的存储在各个连接网络的客户端存储设备上，使得每个客户端都兼具有下载和供应地图数据的功能，即客户端一方面可以通过对等网络以经纬度或其扩展出来的坐标系坐标、比例尺或分辨率为关键字，从其他客户端中搜索下载相应的地图数据；另一方面其本身也提供存储在本客户端的存储设备中的地图数据，作为地图数据的供应者。因此，本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法不仅可以避免使用强大的服务器和巨大的存储设备，降低成本，而且可以提高地图数据的下载速度和地图数据的多样化，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络数据访问方法，尤其涉及一种以对等网络方式下载地图数据的方法。
背景技术
三维地球模型软件是一种将卫星影像等地图数据通过一个三维的地球模型展现，用户可以在地球模型上随意旋转放大缩小。
三维地球模型软件一般采用传统的以服务器为中心的结构，用户把自己的个人计算机或手机等设备作为客户端通过网络(主要是因特网)连接到服务器上请求下载地图数据，在这种结构下，客户端和服务器存在着明显的主从关系，由于地球模型软件所需的数据规模极大，如果以服务器为中心的结构架设网络的话，对服务器要求极高。它要求服务器的数据存储容量要T级甚至P级以上，而且也服务器要求其他配制性能极高以应对众多网络用户的并发请求，就是说当众多用户(客户端)同时对一台中心服务器请求的下载地图数据的时候，这台中心服务器极其容易由于性能的限制而出现系统死机的现象，除了对服务器要求极高之外，现在流行的三维地球模型软件的地图数据主要通过地图数据供应商提供，三维地球模型软件运营商需要用高额费用向地图供应商购买地图数据，另一方面随着地图数据不断的更新，运营商要用非常高的成本来更新维护数据。
另外，电子地图软件是一种可以方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新地图的软件，可以对电子地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。
电子地图软件尤其是在线的电子地图软件是在地图数据的获取和显示与三维地球模型软件有相似之处，同样需要多源、大规模的地图数据作为支持，在线的电子地图也一般采用传统的以服务器为中心的结构，与一般的三维地球模型软件一样，运行和维护的成本相当高。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的主要目的在于提供一种以对等网络方式下载地图数据的方法，该方法主要用于三维地球模型软件及电子地图软件下载地图。
为达到以上目的，本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其采用对等网络结构模式，将地图数据分布式的存储在各个连接网络的客户端存储设备上，使得每个客户端都兼具有下载和供应地图数据的功能，即客户端一方面可以通过对等网络以经纬度(或其扩展出来的坐标系坐标)、比例尺或分辨率为关键字，从其他客户端中搜索下载相应的地图数据；另一方面其本身也提供存储在本客户端的存储设备中的地图数据，作为地图数据的供应者。
其中，对等网络的形式可以为中心化拓扑(Centralized Topology)、全分布式非结构化拓扑(Decentralized Unstructured Topology)、全分布式结构化拓扑(Decentralized Structured Topology，也称作DHT网络)和半分布式拓扑(Partially Decentralized Topology)。
该发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，主要包括以下步骤：
a.按照一定方法将各客户端存储设备中的地图数据以平面直角坐标和分辨率/比例尺的方式定义索引号；
b.用户在使用三维地球模型软件或电子地图软件时，转动或者缩放三维地球模型或者移动或缩放电子地图视野，程序将自动确定当前三维地球模型或电子地图展现在用户眼前区域地图数据所需要的参数；三维地球模型地图数据的参数包括：显示三维场景的面板中心点对应的经纬度、三维场景面板所能显示范围内的经纬度跨度以及三维场景面板所能显示范围内的经纬度跨度所确定的地图数据分辨率/比例尺，其中该分辨率/比例尺参照上述步骤a中所采用的定义方式；对于电子地图则是显示地图窗口的视图区域中心的经纬度和分辨率/比例尺；
c.通过上述参数，将经纬度的地理坐标系转化成平面直角坐标系，其中所述平面直角坐标系是对应于需要显示经纬度跨度所确定的分辨率/比例尺，即显示经纬度跨度所确定的分辨率/比例尺不同的时候，转化的平面直角坐标系也不同，这样就能得出要展现在用户眼前的地图数据的地理位置对应的平面直角坐标索引；
d.以步骤c中得出的平面直角坐标索引和分辨率为关键字搜索本客户端地图数据库，看是否发现对应的地图数据，如果发现则读取该数据并显示在三维地球模型或电子地图软件的相应位置，如果没有发现对应的地图数据，查看本客户端是否已连接上对等网络，如果没有连接该对等网络，显示未与对等网络连接；
e.如果连接对等网络，以平面直角坐标和分辨率为关键字对其他对等网络上的其他客户端进行搜索，如果还搜索不到所需地图数据，返回目标搜索不到的信息，三维地球模型软件或电子地图软件不显示所需地图。如果查到存在于其他连接于对等网络的客户端上，则下载该数据，并显示在三维地球模型软件或电子地图软件的相应位置。
f.保存下载的地图数据到本客户端存储设备中，并以其所对应地理位置的平面直角坐标和分辨率/比例尺定义索引号。
另外，上述步骤e中在全分布非结构化对等网络中搜索的具体步骤如下：
1)连接一台离用户最近的连接对等网络的客户端，所述距离以连接的速度来判断；
2)如果在该客户端上不能查找到所需地图数据，则将查找信息(包括关键字和发出请求的计算机地址)传递到与该被查找的客户端最近的连接对等网络的另一客户端，如果再找不到则一直传下去，直到找到或找遍所有连接对等网络的客户端为止。
其中，在客户端上查找只限于在客户端为三维地球模型软件或电子地图软件设置的专用共享空间上查找。
综上所述，本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法包括有以下技术特点：
非中心化(Decentralization)：网络中的资源和服务分散在所有连接在对等网络的客户端上，数据的传输都直接在这些客户端之间进行，可以不需要中转服务器的介入，避免出现网络传输系统瓶颈。
可扩展性：在对等网络结构中，在新用户的加入使系统的下载需求增加的同时，对等网络结构系统整体的资源和响应能力也在增强，始终能较容易地满足各用户的需要。由于具有非中心化的特点，避免了网络传输系统瓶颈，理论上其可扩展性可以认为几乎是无限的。
健壮性：对等网络结构具有耐攻击、高容错的优点。由于下载操作是分散在各个客户端之间进行的，部分结点或部分网络出现问题对整个对等网络其它部分影响很小。一般而言，对等网络在部分客户端失效时可自动调整齐拓扑结构，能够保持其它客户端的连通性。这样一来下载操作不容易被中断并基本上保持正常。对等网络允许客户端自由地加入和离开，用户还能够根据网络带宽、结点数、负载等变化对自己的下载带宽等设置作调整。
高性能/价格比：随着计算机硬件技术的发展，个人计算机的计算和存储能力以及网络带宽等性能依照摩尔定理高速地增长。采用对等网络结构可以有效地利用互联网中分布的大量普通客户端，将计算处理下载的任务或存储资料分布到所有客户端上，并利用其中闲散的计算处理能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的，这样可以用更低的成本提供更高的计算和存储能力。
隐私保护：在对等网络中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无需经过某个中心服务器，用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩小。在对等网络结构中，所有节点都可以提供中继转发的功能，因而大幅提高了匿名通讯的可靠性，能够为用户提供更好的隐私保护。
负载均衡：对等网络环境下由于每个客户端既是服务器又是客户机，相对于传统的以服务器为中心的结构，它减少了服务器计算能力、存储能力的要求，同时因为资源较为均匀地分布在多个客户端，更好的实现了整个网络的负载均衡。
附图说明
图1为本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法应用于三维地球模型软件中的区域地图数据示意图；
图3为本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法应用于电子地图软件中的区域地图数据示意图；
图4为本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法在全分布非结构化对等网络中搜索地图数据的实施例示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例及附图对本发明进一步详述：
如图1所示，其为本发明提供的一种以对等网络方式下载地图数据的方法的流程示意图，首先，按照一定方法赋予本地客户端的地图数据平面直角坐标索引和分辨率进行索引(101)，然后当用户使用三维地球模型软件或电子地图软件时，转动或者缩放三维地球模型或者移动或缩放电子地图视野，程序自动确定当前三维地球或电子地图的展现在用户眼前区域地图数据需要的参数(102)，其中，三维地球模型地图数据的参数包括：三维场景的面板中心点对应的经纬度、三维场景面板所能显示范围内的经纬度跨度以及三维场景面板所能显示范围内的经纬度跨度所确定的地图数据分辨率/比例尺，其中该分辨率/比例尺参照上述步骤a中所定义，对于电子地图则是显示地图窗口的视图区域中心的经纬度和分辨率/比例尺，通过这些参数，将经纬度的地理坐标系转化成平面直角坐标系，平面直角坐标系是对应于需要显示经纬度跨度所确定的分辨率/比例尺，即显示经纬度跨度所确定的分辨率/比例尺不同的时候，转化的平面直角坐标系也不同，这样就得出要展现在用户眼前的地图数据的地理位置对应的平面直角坐标(103)；以上述步骤中得出的平面直角坐标索引和分辨率为关键字搜索本客户端地图库(104)，看是否发现对应的数据(105)，如果发现则读取该数据并显示在三维地球模型或电子地图的相应位置(106)，如果没有发现对应的地图数据，查看客户端是否已连接上对等网络(107)，如果没有连接该对等网络，显示没有进行对等网络连接(108)；如果连接对等网络，以平面直角坐标和分辨率为关键字对其他对等网络上的其他客户端进行地图数据的搜索(109)，看是否能搜索到所需的数据(110)，如果还搜索不到所需地图数据，返回目标搜索不到的信息(111)，如果查到存在于其他连接于对等网络的客户端上，则下载该数据，并显示在三维地球模型软件或电子地图软件的相应位置(112)，同时，也将下载的数据保存到本客户端存储设备中，并赋予地图数据所对应地理位置的平面直角坐标索引和分辨率以便索引(113)。
再请参照图2及图3，其分别为本发明应用于三维地球模型软件和电子地图软件中的区域地图数据示意图，如图中所示，需要展现于用户眼前的区域地图数据(即阴影部分)所跨经纬度为东经85度到115度，北纬35度到65度，其显示区域的经纬度中心为东经100度和北纬50度，此时，在假设分辨率/比例尺为0时，所述区域地图数据的经纬度坐标即可转化为平面直角坐标系中坐标(03，05)，由此即可以该平面直角坐标及上述分辨率/比例尺作为关键字进行地图数据的搜索。
另外，所述对等网络的形式包括中心化拓扑(CentralizedTopology)、全分布式非结构化拓扑(Decentralized UnstructuredTopology)、全分布式结构化拓扑(Decentralized Structured Topology，也称作DHT网络)和半分布式拓扑(Partially Decentralized Topology)。
如图4所示，其为本发明在全分布非结构化对等网络中搜索地图数据的实施例示意图。
在全分布非结构化对等网络中搜索的具体步骤如下：
1)在对等网络中连接离用户即计算机A(201)最近的一台客户端，在本实施例中设定为计算机B(202)，所述距离是以连接的速度来判断；
2)如果在该计算机上找不到所需的地图数据，则将查找信息(包括关键字和发出请求的计算机地址)传递到离计算机B(202)最近的下一客户端，在本实施例中设定为计算机C(203)，如果找不到就一直传下去，直到找到或找遍所有连接对等网络的计算机为止，而在本实施例中，设定为在计算机E(204)中发现所搜索的地图数据，然后用户计算机A(201)则通过对等网络直接从该计算机E(204)中下载相关的地图数据。
另外，上述搜索方法也可以设定搜索的最大次数来终止搜索。而且所述在客户端上的查找通常只限于在为三维地球模型软件或电子地图软件所设置的专用共享空间上查找。
以上已对其发明内容作了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都不会超出本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将各客户端存储设备中的地图数据以平面直角坐标和分辨率/比例尺的方式定义索引号；
b.使用三维地球模型软件或电子地图软件时，转动或者缩放三维地球模型或者移动或缩放电子地图视野，程序自动确定当前三维地球模型或电子地图展现区域地图数据所需要的参数，该参数包括所述地图数据的经纬度相关信息及分辨率/比例尺信息；
c.通过上述参数，将上述经纬度地理坐标系信息结合上述分辨率/比例尺信息转化成平面直角坐标；
d.以步骤c中得出的平面直角坐标和所述分辨率/比例尺为关键字搜索本客户端地图数据库，看是否发现对应的地图数据，如果发现则读取该数据并显示在三维地球模型或电子地图软件的相应位置，如果没有发现对应的地图数据，则查看本客户端是否已连接上对等网络，如果没有连接该对等网络，显示未与对等网络连接；
e.如果已连接对等网络，则以平面直角坐标和分辨率/比例尺为关键字对其他对等网络上的其他客户端进行搜索，如果还搜索不到所需地图数据，返回目标搜索不到的信息，三维地球模型软件或电子地图软件不显示所需地图，如果查到相关地图数据存在于对等网络上的其他客户端上，则下载该地图数据，并显示在三维地球模型软件或电子地图软件的相应位置；
f将所述下载的地图数据保存到本客户端存储设备中，并以其所对应地理位置的平面直角坐标和分辨率/比例尺定义索引号。
2.根据权利要求1所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，所述对等网络的形式为中心化拓扑、全分布式非结构化拓扑、全分布式结构化拓扑或半分布式拓扑其中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，所述步骤b中，三维地球模型地图数据的参数包括：显示三维场景的面板中心点对应的经纬度、三维场景面板所能显示范围内的经纬度跨度以及三维场景面板所能显示范围内的经纬度跨度所确定的地图数据分辨率/比例尺。
4.根据权利要求1所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，所述步骤b中电子地图的参数包括地图窗口的视图区域中心的经纬度和分辨率/比例尺。
5.根据权利要求2所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，该方法在全分布非结构化对等网络中各客户端搜索地图数据的具体步骤包括：
a.连接一台离用户最近的连接对等网络的客户端；
b.如果在该客户端上不能查找到所需地图数据，则将查找信息传递到与该被查找的客户端最近的连接对等网络的另一客户端，如果再找不到则一直传下去，直到找到或找遍所有连接对等网络的客户端为止。
6.根据权利要求5所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，所述步骤a中的客户端距离以连接的速度来判断。
7.根据权利要求5所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，所述查找信息包括关键字和发出请求的计算机地址。
8.根据权利要求5所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，在全分布非结构化对等网络中各客户端上的搜索只限于在为三维地球模型软件或电子地图软件所设置的专用共享空间上搜索。
9.根据权利要求5所述的一种以对等网络方式下载地图数据的方法，其特征在于，所述地图数据的搜索还设有搜索的最大次数。
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