CN102004793B - 一种设计和生成网格空间索引文件的方法及进行信息查询的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地图信息检索领域,尤其涉及一种基于网格空间索引的POI位置信息查询的文件和方法。本发明的一种基于网格空间的POI位置查询索引文件及进行信息查询的方法是:在接收到用户的经纬度信息时,先确定其所在的最小的一组网格,判断这组网格中是否含有POI,若没有包含POI,则扩大网格组至更外围的一组网格,直到所述的网格组含有POI,然后从网格组的编号检索出网格所含有的POI的索引号,最后检索得到POI属性信息,从POI的属性信息中的经纬度信息和用户的经纬度信息计算出二者之间的方位和距离并发送给用户。当终端用户发送POI位置信息查询请求服务时,搜索服务器能够高效地发送满足用户查询需求的查询信息,从而为用户提供更好的查询服务。
Description
技术领域
本发明涉及地图信息检索领域,尤其涉及一种基于网格空间索引的POI位置信息查询的文件和方法。
背景技术
POI是“Point of interest”的缩写,可以翻译成兴趣点,用于描述地图中具有价值的参考点,每个POI皆包含了四个方面的信息,即:名称、类别、经度和纬度。目前全国范围内POI数据已搜集整理并应用。
数据检索(data retrieval)是数据处理中最常见的一种运算,检索就是在数据集合中寻找满足某种条件的数据对象,在计算机中进行数据检索的方法是根据索引结构中的记录是何种结构组织而确定的。在索引结构中,每一个元素(或记录)被称为对象。在计算机中进行数据检索的方法是根据索引结构中的记录是何种结构组织而确定的,对于不同方式组织起来的索引结构,应采用不同的索引方法。反过来,为了提高检索速度,又往往采用某些特殊的组织方式来组织需要检索的信息。检索是数据处理领域中的一个重要内容,检索的效率将直接影响到数据处理的效率。同样的一个索引结构,选择正确的、适合结构的组织形式的检索方法可以极大地提高程序的运行速度。反之,则可能造成检索效率及系统的运行速度的低下。
因此,对于不同方式组织起来的索引结构,应采用不同的索引方法,因而选择适合的索引结构和相应的检索算法可以极大地提高程序的运行速度。
在车辆位置监控应用中,用户经常需要查询离其空间位置最近的POI信息,传统的技术方法采用计算用户所在城市中所有POI到用户的距离,通过对这些距离的比较,得出距离最近的POI的位置信息。在POI数据量日益膨胀的当下,该方法要遍历查询并计算众多的POI信息节点,系统开销比较大、也很耗时。
发明内容
针对现有技术的不足之处,本发明提出一种基于网格空间索引的POI位置信息查询的方法,主要是针对现有查询方法的以城市区域为单位进行划分造成的城市区域界限和检索效率低下而对地理区域进行网格分割,通过设计出更合理的索引文件结构,然后在此文件结构基础上设计更合理的检索算法来实现的。
本发明采用的技术方案如下:
一种基于网格空间的POI位置查询索引文件,其设计和生成的过程至少包括以下步骤:
A1,设计网格空间索引文件结构,所述网格空间索引文件结构包括:网格空间索引项文件结构、POI信息数据文件结构,其中所述网格空间索引项文件结构包括:基本索引项文件结构、POI索引号数据文件结构;
A2,基于步骤A1所述网格空间索引文件结构,编译POI信息数据生成网格空间索引文件,其至少包括以下步骤:
A21,将所有POI所在的一个地理区域划分为网格,设计网格编号规则;
A22,设计从上述地理区域中任意一点(POI或用户所在点)的经纬度计算出其所在网格的网格编号的定位网格算法;
A23,为每个POI创建唯一索引号,并以POI的索引号、名称、经纬度为字段建立POI信息数据文件;
A24,根据步骤A23所述的POI信息数据文件中的经纬度、POI索引号和步骤A22所述的算法,编译得到POI索引号数据文件;
A25,由步骤A24所述的POI索引号数据文件编译得到基本索引项文件。
其中,步骤A1所述的基本索引项文件结构的每一个节点的包括字段:网格编号、该网格在POI索引号数据文件中的偏移地址、该网格包含的POI个数;所述的POI索引号数据文件结构的每一个节点字段为网格编号所对应的网格中所有的POI的索引号;所述的POI信息数据文件结构中的每一个节点包括字段:POI索引号、中文名称、经纬度。
所述POI信息数据文件结构中的每一个节点还包括字段:POI的地址、电话号码。
步骤A21所述将所有POI所在的一个地理区域划分为网格,其划分是沿着经度、纬度的方向按照一定间距进行划分,所述设计网格编号规则,其规则是在所划分网格上按由下至上,由左至右的顺序,由编号0开始编号。假设整个区域被划分为N行M列,则第n行,第m列(n、m从1开始编号)的网格的编号即为(m-1)N+n-1。
步骤A22所述的定位网格算法,具体是:算出该点所在网格的行号、列号,由行号、列号和网格编号规则得出网格编号。
步骤A24包括步骤:
A241,以POI信息数据文件每一个节点中POI索引号字段中的POI索引号的为主键,以其所在网格的网格编号为一字段建立正向索引表;
A242,将步骤A241所述正向索引表重组为以POI索引号数据文件每一个节点中网格编号字段中的网格编号为主键,以该编号所属的网格所包含的所有POI的索引号为字段内容的反向索引表。
步骤A25具体是:基本索引项文件中每个节点的网格编号,在POI索引号数据文件中都对应一个节点的网格数据。基本索引项文件中每个节点包含POI个数字段的内容即为在POI索引号数据文件中对应节点所含有的POI索引号的个数;基本索引项文件中每个节点的偏移地址字段的内容即为对应节点在POI索引号数据文件中的偏移地址。
步骤A24、A25所述的POI索引号数据文件、基本索引项文件的文件节点都按照网格编号从小到大的顺序存储。
一种基于网格空间的POI位置查询索引文件而进行POI位置信息查询的方法,包括以下步骤:
B1,设计从POI的经纬度和用户经纬度计算二者之间距离和方位信息算法;
B2,设计由一确定网格或网格组的网格编号计算出包围该确定网格或网格组的外围一层网格的网格编号的算法;
B3,系统初始化并接收用户的经纬度信息;
B4,根据步骤B3所述经纬度信息、定位网格算法,计算得到用户所在网格的网格编号;
B5,基于步骤B4所得网格编号、步骤B2所述的算法计算得到包围该用户所在网格的外围一层网格的一组网格编号;
B6,根据步骤B4所述网格编号、步骤B5所述一组网格编号以及索引文件,判断用户所在的一组网格是否包含有POI,如果有,则得到用户所在网格和包围该用户所在网格的网格组中所有POI的属性信息,如果没有,则步骤B5为基于当前网格组的网格编号重新计算得到其外围一层网格的更大网格组的新一组网格编号,返回步骤B5;
B7,根据步骤B6所述,所有POI属性信息中的经纬度、步骤B3所述用户经纬度信息、步骤B1所述的算法,计算得到各个POI到用户的距离并通过比较计算得到距离最近的POI,计算得到该POI相对于用户的方位信息;
B8,整合步骤B7所述的距离最近的POI属性信息中的名称、最小距离信息、方位信息并发送至用户。
其中,步骤B1所述的算法,其中所述用户和POI之间的距离的计算是以两点之间的地球球面距离的计算方法为根据;其中所述用户和POI之间的方位信息的计算是:以POI到用户所在点的有向线段为一条斜边,以POI为基准点,水平向右方向的一条线为基准边,计算基准边逆时针旋转至该斜边的角度来确定。
步骤B2所述的算法,是根据网格编号规则得出的。
步骤B6所述的判断用户所在的一组网格是否包含有POI是根据基本索引项文件中相应网格编号节点的该网格包含POI个数的字段内容进行判断。
本发明采用如上技术方案,提出一种基于网格空间索引的POI位置查询的方法,主要是针对现有查询方法的以城市区域为单位进行划分造成的城市区域界限和检索效率低下而对地理区域进行网格分割,通过设计出更合理的索引文件结构,然后在此文件结构基础上设计更合理的检索算法来实现的。本发明的基于网格空间的POI位置查询索引文件及进行信息查询的方法具有系统开销小且检索速度快的优点,特别适合于海量数据信息的地图信息检索领域应用。
附图说明
图1是建立正向索引表的示意图。
图2是建立反向索引表的示意图。
图3是基本索引文件的生成示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
一种基于网格空间的POI位置查询索引文件,其设计和生成的过程主要分为步骤A1设计网格空间索引文件结构、步骤A2编译生成网格空间索引文件,
其中步骤A1的网格空间索引文件结构由网格空间索引项文件结构和POI信息数据文件结构组成,其中的网格空间索引项文件结构由基本索引项文件结构和POI索引号数据文件结构组成。
其优选的实施方案为:基本索引项文件结构的每一个节点均以网格编号、该网格在POI索引号数据文件中的偏移地址、该网格包含的POI个数分别为字段。POI索引号数据文件结构的每一个节点均以网格编号所对应网格中所有的POI的索引号为字段。POI信息数据文件结构中的每一个节点均以POI索引号、经纬度、中文名称为字段,其优选的实施方案节点中还具有POI的地址、电话号码的字段。
步骤A2具体分为以下步骤:
A21,将所有POI所在的一个地理区域划分为网格,设计网格编号规则,其优选的实施方案是:划分是沿着经度、纬度的方向按照一定间距进行划分,所述设计网格编号规则,其规则是在所划分网格上按由下至上,由左至右的顺序,由编号0开始编号,假设整个区域被划分为N行M列,则第n行,第m列(n、m从1开始编号)的网格的编号即为(m-1)N+n-1,如表1所示:
表1:
N-1 | N+N-1 | ... | ... | ... | ... | (M-1)N+N-1 |
... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
4 | N+4 | ... | ... | ... | ... | (M-1)N+4 |
3 | N+3 | ... | ... | ... | ... | (M-1)N+3 |
2 | N+2 | ... | ... | ... | ... | (M-1)N+2 |
1 | N+1 | ... | ... | ... | ... | (M-1)N+1 |
0 | N | ... | ... | ... | ... | (M-1)N |
A22,设计从上述地理区域中任意一点(POI或用户所在点的经纬度计算出其所在网格的网格编号的定位网格算法,其优选的算法规则为:算出该点所在网格的行号、列号,由行号、列号和网格编号规则得出网格编号。
A23,为每个POI创建唯一索引号,并以POI的索引号、名称、经纬度为字段建立POI信息数据文件。
A24,根据步骤A23所述的POI信息数据文件中的经纬度、POI索引号和步骤A22所述的算法,编译得到POI索引号数据文件,其优选的实施方案分为以下步骤:
A241,以POI信息数据文件每一个节点中POI索引号字段中的POI索引号的为主键,以其所在网格的网格编号为一字段建立正向索引表如附图1所示。
A242,将步骤A241所述正向索引表重组为以POI索引号数据文件每一个节点中网格编号字段中的网格编号为主键,以该编号所属的网格所包含的所有P0I的索引号为字段内容的反向索引表,如附图2所示。
A25,由步骤A24所述的POI索引号数据文件编译得到基本索引文件,其具体是:基本索引项文件中每个节点的网格编号,在POI索引号数据文件中都对应一个节点的网格数据。基本索引项文件中每个节点包含POI个数字段的内容即为在POI索引号数据文件中对应节点所含有的POI索引号的个数;基本索引项文件中每个节点的偏移地址字段的内容即为对应节点在POI索引号数据文件中的偏移地址,如附图3所示。
一种基于上述POI位置查询索引文件的POI信息查询方法,其具体分为以下步骤:
B1,设计从POI的经纬度和用户经纬度计算二者之间距离和方位信息的算法,其中用户和POI之间的距离的计算的一优选计算方案是:采用求两点之间的地球球面距离的计算方法,具体如下:
①基本参数说明
PI=3.1415926535897
EARTH_RADIUS=6378140//赤道半径
StartLon:起点经度(Poi经度)
StartLat:起点纬度(Poi纬度)
EndLon:终点经度(用户当前位置经度)
EndLat:终点纬度(用户当前位置纬度)
②计算方法
//起终点经纬度的度量转换,整型数到双精度型数的转换
dLongStart=StartLon*PI/180
dLatStart=StartLat*PI/180
dLongEnd=EndLon*PI/180
dLatEnd=EndLat*PI/180
//将球面经纬度转化为空间直角坐标
dX1=EARTH_RADIUS*cos(dLatStart)*cos(dLongStart)
dY1=EARTH_RADIUS*cos(dLatStart)*sin(dLongStart)
dZ1=EARTH_RADIUS*sin(dLatStart)
dX2=EARTH_RADIUS*cos(dLatEnd)*cos(dLongEnd)
dY2=EARTH_RADIUS*cos(dLatEnd)*sin(dLongEnd)
dZ2=EARTH_RADIUS*sin(dLatEnd)
//求球面间两点的空间直线距离
dLineDistance=sqrt((dX1-dX2)*(dX1-dX2)
+(dY1-dY2)*(dY1-dY2)
+(dZ1-dZ2)*(dZ1-dZ2)
//求球面上两点间的半张角的正弦值
dSinHalfAngle=(dLineDistance/2)/EARTH_RADIUS
//求出球面上两点间的张角
dAngle=2*asin(dSinHalfAngle)
//求出球面上两点间的球面距离
dGlobeDistance=EARTH_RADIUS*dAngle
其中用户和POI之间的方位信息的计算的一优选计算方案是:以POI到用户所在点的有向线段为一条斜边,以POI为基准点,水平向右方向的一条线为基准边,计算基准边逆时针旋转至该斜边的角度来确定,具体如下:
①基本参数说明
StartLon:起点经度(Poi经度)
StartLat:起点纬度(Poi纬度)
EndLon:终点经度(用户当前位置经度)
EndLat:终点纬度(用户当前位置纬度)
PI=3.1415926535897,定值常量。
Angle:用户当前位置相对于最近Poi的方位角度,待求。
②计算方法
x=EndLon-StartLon
y=EndLat-StartLat
r=sqrt(x*x+y*y)//开根号求两点间距离
cosθ=x/r
Angle=acos(cosθ)//用反三角函数计算角度
若0>y:Angle=2*PI-Angle
若0<=y:Angle=Angle*180/PI
根据计算出来的角度Angle,就可以确定用户当前位置相对于Poi的方位信息,角度于方位信息的对应关系如表2所示:
表2:
Direction(方位信息) | Angle(角度) |
东边 | Angle<=15或Angle>=345 |
东北边 | 15<Angle<=75 |
北边 | 75<Angle<=105 |
西北边 | 105<Angle<=165 |
西边 | 165<Angle<=195 |
西南边 | 195<Angle<=255 |
南边 | 255<Angle<=285 |
东南边 | 285<Angle<345 |
B2,设计由一确定网格或网格组的网格编号计算出包围该网格的外围一层网格的网格编号的算法,其优选的算法方案为:根据网格编号规则计算得到。
B3,系统初始化并接收用户的经纬度信息。
B4,根据步骤B3所述经纬度信息、定位网格算法,计算得到用户所在网格的网格编号。
B5,基于步骤B4所得网格编号、步骤B2所述的算法计算得到包围该网格的外围一层网格的一组网格编号,其一具体实施例如下:
若用户所在网格的网格编号为ID0,则得到一组网格编号ID1-ID8,如表3所示。
表3:
网格Id1 | 网格Id2 | 网格Id3 |
网格Id4 | 网格Id0 | 网格Id5 |
网格Id6 | 网格Id7 | 网格Id8 |
B6,根据步骤B4所述网格编号、步骤B5所述一组网格编号以及索引文件,判断用户所在的一组网格是否包含有POI,如果有,则得到用户所在网格和包围该网格的网格组中所有POI的属性信息,如果没有,则步骤B5为基于当前网格组的网格编号重新计算得到其外围一层网格的更大网格组的新一组网格编号,返回步骤B5,其一具体实施例如下:
若用户所在网格的网格编号为ID0,得到的一组网格编号I D1-ID8中不含POI,则得到ID9-ID24,如表4所示:
表4:
网格Id9 | 网格Id10 | 网格Id11 | 网格Id12 | 网格Id13 |
网格Id14 | 网格Id1 | 网格Id2 | 网格Id3 | 网格Id15 |
网格Id16 | 网格Id4 | 网格Id0 | 网格Id5 | 网格Id17 |
网格Id18 | 网格Id6 | 网格Id7 | 网格Id8 | 网格Id19 |
网格Id20 | 网格Id21 | 网格Id22 | 网格Id23 | 网格Id24 |
表4
B7,根据步骤B6所述所有POI属性信息中的经纬度、步骤B3所述用户经纬度信息、步骤B1所述的算法,计算得到各个POI到用户的距离并通过比较计算得到距离最近的POI,计算得到该POI相对于用户的方位信息。
B8,整合步骤B7所述的距离最近的POI属性信息中的名称、最小距离信息、方位信息并发送至用户,其优选的一个实施例为:合成信息格式为:当前位于(最近POI名称信息)(方位信息)(距离信息)。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,至少包括以下步骤:
A1,设计网格空间索引文件结构,所述网格空间索引文件结构包括:网格空间索引项文件结构、POI信息数据文件结构,其中所述网格空间索引项文件结构包括:基本索引项文件结构、POI索引号数据文件结构;所述的POI即为兴趣点;
A2,基于步骤A1所述网格空间索引文件结构,编译POI信息数据生成网格空间索引文件,其至少包括以下步骤:
A21,将所有POI所在的一个地理区域划分为网格,设计网格编号规则;
A22,设计从上述地理区域中任意一点的经纬度计算出其所在网格的网格编号的定位网格算法;
A23,为每个POI创建唯一索引号,并以POI的索引号、名称、经纬度为字段建立POI信息数据文件;
A24,根据步骤A23所述的POI信息数据文件中的经纬度、POI索引号和步骤A22所述的算法,编译得到POI索引号数据文件;
A25,由步骤A24所述的POI索引号数据文件编译得到基本索引项文件;
查询的方法,包括以下步骤:
B1,设计从POI的经纬度和用户经纬度计算二者之间距离和方位信息的算法;其中用户和POI之间的距离的计算是以两点之间的地球球面距离的计算方法为根据;其中用户和POI之间的方位信息的计算是:以POI到用户所在点的有向线段为一条斜边,以POI为基准点,水平向右方向的一条线为基准边,计算基准边逆时针旋转至该斜边的角度来确定;所述的POI即为兴趣点;
B2,设计由一确定网格或网格组的网格编号计算出包围该确定网格或网格 组的外围一层网格的网格编号的算法;
B3,系统初始化并接收用户的经纬度信息;
B4,根据步骤B3所述经纬度信息、定位网格算法,计算得到用户所在网格的网格编号;
B5,基于步骤B4所得网格编号、步骤B2所述的算法计算得到包围该用户所在网格的外围一层网格的一组网格编号;
B6,根据步骤B4所述网格编号、步骤B5所述一组网格编号以及索引文件,判断用户所在网格和包围该用户所在网格的网格组是否包含有POI,如果有,则得到用户所在网格和包围该用户所在网格的网格组中所有POI的属性信息,如果没有,返回步骤B5,则步骤B5为基于当前网格组的网格编号重新计算得到其外围一层网格的更大网格组的新一组网格编号;
B7,根据步骤B6所述所有POI属性信息中的经纬度、步骤B3所述用户经纬度信息、步骤B1所述的算法,计算得到各个POI到用户的距离并通过比较计算得到距离最近的POI,计算得到该POI相对于用户的方位信息;
B8,整合步骤B7所述的距离最近的POI属性信息中的名称、最小距离信息、方位信息并发送至用户。
2.如权利要求1所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:步骤A1所述的基本索引项文件结构的每一个节点包括字段:网格编号、该网格在POI索引号数据文件中的偏移地址、该网格包含的POI个数;所述的POI索引号数据文件结构的每一个节点字段为网格编号所对应网格中所有的POI的索引号;所述的POI信息数据文件结构中的每一个节点包括字段:POI索引号、中文名称、经纬度。
3.如权利要求2所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询 的方法,其特征在于:所述POI信息数据文件结构中的每一个节点还括字段:POI的地址、电话号码。
4.如权利要求1所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:步骤A21所述将所有POI所在的一个地理区域划分为网格,其划分是沿着经度、纬度的方向按照一定间距进行划分,所述设计网格编号规则,其规则是在所划分网格上按由下至上,由左至右的顺序,由编号0开始编号。
5.如权利要求1所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:步骤A22所述的定位网格算法,具体是:算出该点所在网格的行号、列号,由行号、列号和网格编号规则得出网格编号。
6.如权利要求1所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:步骤A24包括步骤:
A241,以POI信息数据文件每一个节点中POI索引号字段中的POI索引号为主键,以其所在网格的网格编号为一字段建立正向索引表;
A242,将步骤A241所述正向索引表重组为以POI索引号数据文件每一个节点中网格编号字段中的网格编号为主键,以该编号所属的网格所包含的所有POI的索引号为字段内容的反向索引表。
7.如权利要求1所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:步骤A25具体是:基本索引项文件中每个节点的网格编号,在POI索引号数据文件中都对应一个节点的网格数据;基本索引项文件中每个节点包含POI个数字段的内容即为在POI索引号数据文件中对应节点所含有的POI索引号的个数;基本索引项文件中每个节点的偏移地址字段的内容即为对应节点在POI索引号数据文件中的偏移地址。
8.如权利要求6或7所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:所述POI索引号数据文件、基本索引项文件的文件节点都按照网格编号从小到大的顺序存储。
9.如权利要求1所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:步骤B2所述的算法,是根据网格编号规则得出的。
10.如权利要求1所述的一种设计和生成网格空间索引文件及进行信息查询的方法,其特征在于:步骤B6所述的判断用户所在的一组网格是否包含有POI是根据基本索引项文件中相应网格编号节点的该网格包含POI个数的字段内容进行判断。
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