CN103292817B - 一种导航电子地图中避免冗余数据的差分数据产生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导航电子地图中避免冗余数据的差分数据产生方法，在产生差分数据时可避免由点偏移引起的冗余差分数据。该方法包括：遍历基准版地图文件的所有记录，利用哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第一哈希表中；创建所述基准版记录的空间索引；遍历更新版地图文件的所有记录，利用所述哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第二哈希表中；创建所述更新版记录的空间索引；根据所述基准版记录的空间索引和更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理；对经过形状相似识别处理后的第一哈希表和第二哈希表进行比较生成差分数据，所述差分数据中包括需要删除的记录以及需要增加的记录。
Description
技术领域
本发明涉及一种导航用电子地图的差分数据生成方法，具体来说，本发明涉及导航电子地图中避免由点偏移引起的冗余数据的差分数据产生方法。
背景技术
由于现实世界中的地理要素存在不断地变化和更新，为了保证地图的准确性和实时性，导航电子地图业界组织了大量的人力物力进行了导航电子地图增量更新方面的研究和实践。
图1是现有导航电子地图的差分数据产生方法示意图。参照图1，首先对原始数据进行加工，然后，经过数据访问层，使差分数据的抽取与输入输出数据的规格无关。接着进行PID(permanentID，也即永久ID)计算，使得差分数据的抽取与原始数据是否具有PID无关。然后，动态计算好的PID存放于哈希表，并通过比较两个版本的哈希表进行差分数据的抽取，最后生成相应的差分数据。PID动态计算存在以下优点：可以很方便地处理经过逻辑运算后得到的记录，如路链记录、路名记录等；在保证比较的两个版本的数据模型一致的前提下，可以做到差分数据的抽取与数据模型无关，即，可以对任意模型的数据进行差分抽取。
然而，该方法在计算动态PID时根据地理要素记录的属性(包括记录的形状坐标)生成能够唯一标识该记录的一个整数值。在计算过程中首先将记录属性转换成一个连续的字节序列然后通过一定的计算方法生成整数值(即记录的PID)。这种处理方法使差分数据的抽取与原始记录是否有PID无关。由于PID计算方法对记录属性所对应的字节序列高度敏感，因此：
●参与比较的两个数据版本的坐标精度必须完全一致，否则这两个版本的数据进行比较将生成冗余的差分数据，例如：有点P其经纬度坐标为(121.517051，31.336117)，A版本的数据精度精确到小数点6位，则该点在A版本的坐标为(121.517051，31.336117)，而B版本的数据精度为精确到小数点5位，则该点在B版本的坐标为(121.51705，31.33612)，这样它们对应的字节序列也不同，若A为基准版、B为更新版则将产生两条冗余差分数据，即删除了A版中的点(121.517051，31.336117)同时新增了B版中的点(121.51705，31.33612)。
●在数据编译时存在坐标转换，坐标转换引起的误差同样会产生冗余的差分数据。
●为了避免产生点偏移引起的冗余差分数据，要求在生产和编译更新版数据时所使用的编辑系统和编译系统的流程完全与基准版一致，然而由于现有的数据生产规范很难保证这一点，因为这涉及到作业流程的变更、作业工具的采购和部门之间的额外沟通带来的额外开销等。正因为不能在生产时保证精度和流程一致，导致原有的差分数据抽取方法会产生大量的冗余差分数据，从而使得用户在更新数据时浪费用户大量流量增加数据传输时间，更新时间变长。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种导航电子地图中避免冗余数据的差分数据产生方法，在产生差分数据时可避免由点偏移引起的冗余差分数据。该方法具体包括：
遍历基准版地图文件的所有记录，利用哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第一哈希表中；创建所述基准版记录的空间索引；遍历更新版地图文件的所有记录，利用所述哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第二哈希表中；创建所述更新版记录的空间索引；根据所述基准版记录的空间索引和更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理；对经过形状相似识别处理后的第一哈希表和第二哈希表进行比较生成差分数据，所述差分数据中包括需要删除的记录以及需要增加的记录。
上述的差分数据产生方法，其中：
所述根据所述基准版记录的空间索引和更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理具体包括：对基准版记录或更新版记录中的点、线、面分别构造空间索引；以四叉树为空间索引树，计算满足所有的形状相似必要条件的点偏移形状；根据所述所有必要条件的点偏移形状，获得识别处理结果。
上述的差分数据产生方法，其中：
根据所述基准版记录的空间索引和更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理进一步包括：如果基准版记录永久ID在更新版记录永久ID中无匹配记录，则进行形状相似识别处理；或者如果更新版记录永久ID在基准版记录永久ID中无匹配记录，则进行形状相似识别处理。
上述的差分数据产生方法，其中形状相似识别处理包括：确定以地理要素FeatSrc(包括基本形状和属性信息)为中心、距离为r的缓冲；在四叉树QuadTree中检索形状落在上述缓冲中的记录；遍历所述检索结果，并将结果记录赋给FeatRslt；确定FeatSrc与FeatRslt属性是否相同；确定FeatSrc与FeatRsl是否符合所有形状相似的必要条件。
附图说明
图1是现有导航电子地图的差分数据产生方法示意图；
图2是本发明实施例的导航电子地图的差分数据产生方法流程图；
图3是本发明实施例的导航电子地图的差分数据产生方法的具体实现示意图；
图4是由精度和坐标转换引起的点偏移示意图；
图5是偏移点与圆形缓冲区域示意图；
图6是原始几何形状以及偏移后几何形状距离为r的缓冲构成的多边形的示意图；
图7是形状点个数不相同时的点偏移示意图；
图8是形状相似识别方法的实现流程图；
图9是本发明实施例的导航电子地图的差分数据产生方法的详细流程图。
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，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
参照图2，本发明实施例的导航电子地图中避免冗余数据的差分数据产生方法，包括如下步骤：
步骤201：遍历基准版地图文件的所有记录，利用哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第一哈希表中；
步骤202：创建所述基准版记录的空间索引；
步骤203：遍历更新版地图文件的所有记录，利用哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第二哈希表中；
步骤204：创建所述更新版记录的空间索引；
为了根据动态生成的永久ID来抽取差分数据，步骤301与步骤302中应当采用相同的哈希算法，这样，在不同版本中的相同记录就具有相同的永久ID。
步骤205：根据所述基准版记录的空间索引和更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理；
步骤206：对经过形状相似识别处理后的第一哈希表和第二哈希表进行比较生成差分数据，所述差分数据中包括需要删除的记录以及需要增加的记录。
本发明实施例对步骤201、202和步骤203、204的执行顺序不做限制，即，可以先执行步骤203、204，再执行步骤201、202，另外，两者还可以并行执行。
图3是本发明实施例的导航电子地图中避免冗余数据的差分数据产生方法的具体实现示意图。从图3中可以看出，图3与图1相比主要做了以下方面的改进：
在哈希表遍历比较之后，增加了形状相似识别处理过程，对点偏移数据不产生记录，从而有效避免了由于形状点偏移引起的冗余差分数据。
下面将详细描述形状相似识别处理过程。
由精度和坐标转换引起的点偏移具有以下共有特征：形状点个数不变、偏移量不大于一个误差单位、偏移方向或变大或变小无规律可循。如图4所示，几何形状Geom0{P1，P2，...，Pk，...，Pn}为原始形状，几何形状Geom1{Q1，Q2，...，Qk，...，Qm}是经过点偏移后的形状，简称点偏移形状(也可以称作影子形状)，则：
A)对于几何形状Geom0和Geom1的顶点个数必定相同即n＝m。
B)对于Geom0，Geom1的任意顶点k(Pxk，Pyk)、(Qxk，Qyk)，k∈[1，n]必定满足|Pxk-Qxk|＜＝dx，|Pyk-Qyk|＜＝dy其中dx，dy为经纬度方向的1个误差单位。
C)对于几何形状Geom0，Geom1的顶点k(Pxk，Pyk)、(Qxk，Qyk)，k∈[1，n]必定满足-dx＜＝Pxk-Qxk＜＝dx，-dy＜＝Pyk-Qyk＜＝dy。
接下来，根据点偏移特征，定义形状相似判断的必要条件：
1)形状点个数必须相同(从点偏移特征A可以得出)。
2)偏移后的几何形状Geom1一定落在原始形状Geom0的以为距离的缓冲区域内，用符号表示Geom1∈Buffer(Geom0，r)。同样原始形状Geom0一定落在偏移后形状Geom1的以为距离的缓冲区域内，用符号表示Geom0∈Buffer(Geom1，r)。反之若Geom2∈Buffer(Geom0，r)且Geom0∈Buffer(Geom2，r)，Geom0和Geom2的形状不一定相似。该必要条件的
理由是：
i)从点偏移的特征可以得出对于几何形状Geom0的顶点k(Pxk，Pyk)其偏移后的点(Qxk，Qyk)必定落在以(Pxk，Pyk)为圆心，半径为的圆形区域，如图5所示，将这个圆形区域定义为点Pk的距离为r的缓冲，用符号表示Buffer(Pk，r)。
如果对几何形状Geom0的所有点做距离为r的缓冲，并按一定的规则将这些缓冲连接起来得到一个封闭的多边形(如图6中A(a1，a2，a3，...，ak-1，ak，ak+1，...，an-1，an，a1))，我们将这个多边形定义为Geom0的距离为r的缓冲，用符号表示Buffer(Geom0，r)。由于各个顶点偏移后的形状必定在它自身缓冲中，因此经点偏移后的几何形状Geom1的所有顶点必定全部落在多边形A所围成的区域内(包括多边形边界)，即多边形A包含几何形状Geom1。
ii)如果具有6个顶点的折线g0点偏移后的折线g1满足g1∈Buffer(L0，r)，而折线L0的顶点个数为4，如图7所示。
从图7中可知，封闭多变形A(a1，a2，...，a10，a1)是折线L0的Buffer(L0，r)，其中，虽然折线g1满足g1∈Buffer(L0，r)但由于g1，L0形状点个数不同按必要条件1)，g1和L0形状不相似。
3)几何形状的任意顶点Pk经点偏移后得到新顶点Qk必须满足 其中d(Pk，Qk)为Pk到Qk的距离。该必要条件的理由是：任意偏移后的顶点Qk∈Buffer(Pk，r)，由于Buffer(Pk，r)是以Pk为圆心，r为半径的圆，从圆内(上)任意点到圆心的距离不大于半径，由此得出该必要条件。
以下给出形状相似识别处理方法的实现流程。
如图8所示，首先在步骤801确定以地理要素FeatSrc(包括基本形状和属性信息)为中心、距离为r的缓冲。随后在步骤802，在四叉树QuadTree中检索形状落在上述缓冲中的记录。接着，在步骤803，遍历所述检索结果，并在步骤804中将检索结果记录赋给FeatRslt。其中的FeatRslt代表遍历记录的结果。然后在步骤805中，确定FeatSrc与FeatRslt属性是否相同。如果FeatSrc与FeatRslt的属性相同，则执行步骤806，否则执行807。在步骤806中，确定FeatSrc与FeatRsl是否符合所有形状相似的必要条件，如果确定结果为“是”，则返回TRUE值，也即找到形状相似记录，如果确定结果为“否”，执行步骤807。在步骤807中，确定结果集所有记录是否都已遍历，如果确定结果为“否”，则返回步骤804。如果确定结果为“是”，则返回FALSE值，也即没有找到形状相似记录，并结束流程。
以下给出本发明实施例的导航电子地图中避免冗余数据的差分数据产生方法的详细流程。
首先介绍差分数据生成规则。现实世界中对于地理要素的变更存在以下几种情况：
新增，如新建某条高速公路等；
变更，如道路改名等；
删除，如道路的废止等。
这几种情形在本发明抽取差分数据时会按下表的规则生成差分数据：
| 原始操作 | 差分数据操作 | 说明 |
| 新增 | 新增 | |
| 变更 | 删除 | 删除变更前的记录 |
| 新增 | 新增变更后的记录 | |
| 删除 | 删除 |
如图9所示，根据上述规则，本发明实施例中避免冗余数据的差分数据的产生主要包括如下步骤：
步骤901：读入基准版数据；
步骤902：对于读入的基准版数据，采用哈希算法逐条计算每条记录的PID，并保存于基准版PID哈希表；
步骤903：创建基准版空间索引；
步骤904：读入更新版数据；
步骤905：对于读入的更新版数据，采用哈希算法逐条计算每条记录的PID，并保存于更新版PID哈希表；
步骤906：创建更新版空间索引；
步骤907：遍历基准版PID哈希表；
步骤908：读取基准版PID哈希表的当前PID值；
步骤909：在更新版PID哈希表中查找相同PID值；
步骤910：判断是否找到相同PID值，若是，进入步骤914，否则，进入步骤911；
步骤911：在更新版查找形状相似记录；
步骤912：判断是否找到形状相似记录，若是，进入步骤914，否则，进入步骤913；
步骤913：在差分数据中生成删除记录，即，将该PID对应的记录输出到差分数据中，并设置删除标记；
步骤914：在更新版PID哈希表中对该PID值设置找到标志，进入步骤915；
步骤915：判断基准版PID哈希表是否遍历完成，若是，进入步骤916，否则，返回步骤907；
步骤916：遍历更新版PID哈希表；
步骤917：读取更新版PID哈希表的当前PID值；
步骤918：判断该PID值是否设置有找到标志，若是，则返回步骤916，否则进入步骤919；
步骤919：在基准版查找形状相似记录；
步骤920：判断是否找到形状相似记录，若是，则进入步骤922，否则进入步骤921；
步骤921：在差分数据中生成新增记录，即，将该PID对应的记录输出到差分数据中，并设置新增标记；
步骤922：判断更新版PID哈希表是否遍历完成，若是，结束，否则，返回步骤916。
综上所述，本发明在保存基准版PID哈希表之后创建基准版空间索引，在保存更新版PID哈希表之后创建更新版空间索引，并在更新版查找形状相似记录、在基准版查找相似形状记录，有效避免了由于形状点偏移引起的冗余差分数据，这样，不仅大大减少了差分数据量，而且能够有效降低用户更新数据的成本，从而大大提高了用户的忠诚度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种导航电子地图中避免冗余数据的差分数据产生方法，其特征在于，包括：
遍历基准版地图文件的所有记录，利用哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第一哈希表中；
创建所述基准版记录的空间索引；
遍历更新版地图文件的所有记录，利用所述哈希算法生成每条记录的永久ID，并将生成的永久ID及对应的记录存储到第二哈希表中；
创建所述更新版记录的空间索引；
根据所述基准版记录的空间索引和所述更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理；
对经过所述形状相似识别处理后的第一哈希表和第二哈希表进行比较生成差分数据，所述差分数据中包括需要删除的记录以及需要增加的记录。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述根据所述基准版记录的空间索引和更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理具体包括：
对所述基准版记录或所述更新版记录中的点、线、面分别构造空间索引；
以四叉树为空间索引树，计算满足所有的形状相似必要条件的点偏移形状；
根据所述所有必要条件的点偏移形状，获得识别处理结果。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述根据所述基准版记录的空间索引和更新版记录的空间索引，进行形状相似识别处理进一步包括：
如果所述基准版记录永久ID在所述更新版记录永久ID中无匹配记录，则进行所述形状相似识别处理；或者如果所述更新版记录永久ID在所述基准版记录永久ID中无匹配记录，则进行所述形状相似识别处理。
4.如权利要求1-3之一的所述方法，其中所述形状相似识别处理包括：
确定以包括基本形状和属性信息的地理要素FeatSrc为中心、距离为r的缓冲；
在四叉树QuadTree中检索形状落在所述缓冲中的记录；
遍历所述检索结果，并将检索结果记录赋给FeatRslt；
确定FeatSrc与FeatRslt属性是否相同；
确定FeatSrc与FeatRsl是否符合所有形状相似的必要条件；
其中，FeatRslt代表遍历记录的结果。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述点偏移包括由精度和坐标转换引起的点偏移。
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