CN111046116A - 一种地理空间数据的快速查询与传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高精度导航领域，公开了一种地理空间数据的快速查询与传输方法，生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端，便于快速查询与传输地理空间数据，从而提升了用户体验。

Description

一种地理空间数据的快速查询与传输方法

技术领域

本发明涉及地理空间数据的快速查询与传输方法，属于高精度导航领域。

背景技术

近年来，随着地理信息行业的飞速发展，产生了大量用于描述地理空间实体的位置和属性的高精度地理空间数据，这些高精度地理空间数据基本上都存储在地理空间数据库，这些高精度地理空间数据包括道路的车道信息，对于高精度导航中导航数据的传输，用户不仅需要获取车道的空间信息，还需要获取车道的属性数据，查询的数据量会非常大，当导航线路的起点与终点之间的距离较长时，查询的数据量会更大，对地理空间数据库形成较大的压力，即使使用数据库缓存，在数据的属性较多和空间结构较复杂时，查询的数据量仍然很大，导致地理空间数据的查询与传输较慢，用户体验较差，因此，本发明提供了一种在导航过程中快速查询与传输地理空间数据的方法。

发明内容

针对背景技术所面临的问题，本发明的目的在于提供一种地理空间数据的快速查询与传输方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种地理空间数据的快速查询与传输方法，包括：生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端。

优选的，利用起始位置的坐标信息和目标位置的坐标信息，访问普通地图的服务和数据，获取所述导航路径信息。

优选的，所述导航路径信息还包括转向信息，用于引导用户在行驶过程中转向。

优选的，计算道路数据中每条道路的外包多边形边界信息，通过当前行驶路段的外包多边形边界信息的空间位置，查询出空间上与导航路径相交的道路，再判断相交的道路中落在所述外包多边线内的道路，得到当前行驶路段关联的道路信息。

优选的，将所述空间查询条件作为缓存管理文件的键，将所述空间查询条件对应的道路信息作为缓存管理文件的值，将所述键和值关联并存储在所述缓存管理文件中，当用户请求当前行驶路段的道路信息时，判断当前行驶路段的道路信息是否存在缓存管理文件中，如果存在，直接从缓存管理文件中读取当前行驶路段的道路信息并传输给用户终端。

优选的，如果不存在，从地理空间数据库中查询当前行驶路段的道路信息并传输给用户终端。

优选的，从地理空间数据库中读取的当前行驶路段的道路信息在传输给用户终端前，先将读取的当前行驶路段的所述道路信息写入缓存管理文件中，当用户行驶在当前行驶路段时，直接从所述缓存管理文件中读取当前行驶路段的道路信息。

优选的，计算用户当前位置和导航终点位置之间的距离，当用户当前位置和导航终点位置之间的距离为零时，清空缓存管理文件中的起始位置与目标位置之间的道路信息。

优选的，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法的步骤。

优选的，一种地理空间数据的快速查询与传输系统，包括：导航引擎模块，用于生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；空间分析模块，用于以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；矢量要素服务模块，用于利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端。

与现有技术相比，本发明提供了一种地理空间数据的快速查询与传输方法，包括生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端，这样能够只查询与导航路径空间上相交的，并且包含在外包多边形内的道路的道路信息，包括道路的几何信息、属性信息，例如车道宽、转向、限速、限时、公交车道等信息，将与当前行驶路段不相关的道路信息，即将与导航路径空间上不相交，不包含在外包多边形内的道路的道路信息和其他不相干的信息排除掉，进而使得查询到的地理空间数据较小，便于快速查询与传输，从而提升了用户体验。

附图说明

图1为本发明一种地理空间数据的快速查询与传输方法的流程示意图；

图2为本发明一种地理空间数据的快速查询与传输系统的组成图；

图3，为本发明当前行驶路段道路信息获取流程图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念

具体实施方式

下文将详细的对示例性实施例进行说明，所提供的实施例中所描述的实施方式代表本发明的部分较佳实施方式，而并非全部实施方式。基于本发明中的实施例以及图文，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

用户终端为手机、车辆导航设备等安装有导航终端的设备。导航终端为可以提供导航功能的客户端，例如百度地图客户端、高德地图客户端等。本发明一实施例提供的用户终端包括定位模块，用于获取用户当前行驶位置的位置信息，包括坐标信息、速度信息及运动方向信息等。所述用户终端可以利用百度地图客户端的导航引擎提供的规划路径的功能，访问百度地图的服务和数据，结合所述定位模块输出的位置信息，从而获得起始位置到目标位置的导航路径信息。用户查询需要的导航信息时，通过用户终端上的触摸屏幕输入指令，导航终端可以检测到用户输入的动作并向终端服务器发送HTTP服务请求。终端服务器利用所述HTTP查询请求可以调用地图服务器提供的查询接口，地图服务器预先将本地保存的详细的道路信息说明文档提供给终端服务器，终端服务器将得到的道路信息直接通过超文本传输协议(HTTP)传输给导航终端，导航终端通过显示界面显示导航信息。

地理空间数据库的空间数据引擎，可依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系建立空间索引，然后按一定顺序排列成数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针，空间操作算法和空间对象查询，通过它的筛选，从空间数据库中找出满足约束条件的地理对象，大量与空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的效率。

如图1所示为本发明一实施例提供的一种地理空间数据的快速查询与传输方法的流程图，S1，生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；S2，以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；S3，利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端，以上实施例的各步骤顺序不限于此。

如图2所示为本发明一实施例提供的一种地理空间数据的快速查询与传输的系统的组成图，包括：S10，导航引擎，用于生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；S20，空间分析模块，用于以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；S30，矢量要素服务模块，用于利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端。

如图3，为当前行驶路段道路信息获取流程图，高精度地图，通俗来讲就是精度更高、数据维度更多的电子地图。精度更高体现在精确到厘米级别，数据维度更多体现在其包括了除道路信息之外的与交通相关的周围静态信息。高精度地图将大量的行车辅助信息存储为结构化数据，这些信息可以分为两类。第一类是道路数据，比如车道线的位置、类型、宽度、坡度和曲率等车道信息。第二类是车道周边的固定对象信息，比如交通标志、交通信号灯等信息、车道限高、下水道口、障碍物及其他道路细节，还包括高架物体、防护栏、数目、道路边缘类型、路边地标等基础设施信息。地图数据库是以地图数字化数据为基础的数据库，是存储在计算机中的地图内容各要素(如控制点、地貌、土地类型、居民地、水文、植被、交通运输、境界等)的数字信息文件、数据库管理系统及其它软件和硬件的集合。其中，高精度地图数据库(High Definition Map Data Base，简称HD MAP DB)就是高精度的地图数据库。定位模块用于获取用户当前行驶位置的坐标信息、航向信息及速度信息，导航模块根据定位模块输出的坐标信息和目标位置的坐标信息生成导航路径信息，空间分析模块，用于以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件，矢量要素服务模块(其中一实施例中指的是WFS模块)，用于利用所述空间查询条件，从缓冲管理模块或高精度地图数据库中只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前路段车道导航结果传输到用户终端。当前路段车道导航结果就是当前行驶路段关联的道路信息。

在一个实施例中，其中S1，生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；具体的，在车辆行驶的过程中，从用户终端的人机交互界面输入起始位置和目标位置，所述目标位置就是导航终点位置，访问普通地图的服务和数据，通过普通地图客户端的导航引擎，获取所述起始位置到目标位置的导航路径信息，规划出的所述起始位置到目标位置的导航路径分成多段，用户当前位置所在的当前行驶路段是所述导航路径的其中一段。普通地图为市场上比较成熟的百度地图、高德地图等，在此以通过访问百度地图的服务和数据为例，这些普通地图的精度比高精度地图的精度低。所述普通地图的导航引擎模块能够提供导航路径信息，具体的用户终端设备中安装有软件开发包SDK(Software Development Kit)，软件开发包SDK是用于为特定的软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件的开发工具的集合。实现基础定位和基础导航需要调用百度SDK。百度地图SDK接入：百度地图Android SDK是一套基于Android 2.3及以上版本设备的应用程序接口，通过调用地图SDK接口，可以访问百度地图服务和数据，构建功能丰富、交互性强的地图类应用程序。使用该接口创建自己应用程序步骤以实现百度地图SDK的接入，然后获取手机定位和联网权限，加入百度地图的地图控件，接入百度地图的接口，在电子设备的显示屏上显示基础地图，并实现地图的一些基本功能，如地图的放大缩小移动，定位和标记，卫星图与平面图的转换等。

本发明的方法用于用户从起始位置到目标位置的导航过程，引导用户从起始位置到达目标位置。百度地图导航引擎的规划模块给出所述导航路径信息。访问百度地图的服务和数据，获取起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息和转向信息，所述几何信息给出导航路径的几何坐标，所述几何信息为所述导航引擎输出的导航路径的空间坐标数据，所述转向信息用于给出导航路径上行驶的用户需要向左转或向右转等转向引导。

在一个实施例中，S2，以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件。具体的，用户查询需要的导航信息时，通过导航终端向终端服务器发送HTTP服务请求，导航终端可以检测到用户输入起始位置和目标位置的动作，普通地图的导航引擎根据本地存储的输入标识与导航信息参数的对应关系，查找用户查询的导航信息参数，根据用户输入标识找到的导航信息参数查询所述导航路径信息，所述导航路径信息包括所述几何信息，用户终端的空间分析模块再利用所述几何信息，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，具体的，例如，一个点可以生成一个半径为10m的面状的圆，一条线可以生成一个分别向左右平移10米的矩形，得到的圆或者矩形就称为外包多边形，所述空间分析模块利用当前行驶路段的几何信息，构造当前行驶路段的外包多边形边界信息，将得到的当前行驶路段的外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询的条件。

在一个实施例中，S3，利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端；Web矢量要素服务(WFS)主要能力是支持空间数据查询，用户通过网络发送空间查询的条件到空间数据引擎的GetFeature接口，空间数据引擎根据空间查询条件过滤符合条件的空间数据，最后WFS服务将查询到的空间数据通过HTTP协议直接传输到用户。

用户终端的空间分析模块将所述空间查询条件传输给WFS模块，所述WFS模块根据GetFeature接口从地理数据库或者缓存管理文件中查询和读取只和当前行驶路段关联的几何信息和车道属性信息，从而减少通过网络传输的数据量，提升了数据传输效率，此外用户通过获取到的当前行驶路段的车道信息，如车辆当前行驶车道的变道信息、拥堵、限速、限重、限时信息、公交车道等信息，进而辅助驾驶员提升驾驶过程安全。所述空间查询条件，能够判断或查询出空间上包含在所述外包多边形内的道路，查询过程中，地理数据库会计算道路数据中每个道路的外包矩形边界信息，初步查询出空间上与导航路径相交的道路，通过行驶路段的所述外包矩形边界信息的空间位置，再判断空间上相交的道路中，位于所述外包多边形边界信息内部的道路，从而空间数据引擎只查询当前行驶路段关联的道路信息，将查询到的当前行驶路段关联的道路信息传输给用户终端，利用所述空间查询条件，空间数据引擎不会查询车辆行驶过程中大量不关联的道路信息。所述导航路径关联的道路信息就是与导航路径空间上相交的，并且包含在导航路径的外包多边形边界信息内的道路的道路信息，包括高精度道路的几何信息、属性信息(车道宽、转向、限速、限时、公交车道等)，所述导航路径不关联的道路信息指与导航路径空间上不相交，不包含在导航路径外包多边形边界信息内的道路的道路信息。

在一个实施例中，导航过程中，每次的数据请求，将空间分析模块输出的所述空间查询条件作为缓存管理文件中数据的键，将WFS模块输出的道路信息作为值，然后将键与值作为键值对存在缓存管理文件中。通过判断空间分析模块输出值是否存在缓存管理文件的键值中，判断行驶路段的道路几何信息和属性数据的缓存是否存在。如果存在，WFS模块直接从缓存管理文件中读取缓存的当前行驶路段的道路的几何信息和车道属性信息，即行驶路段的导航信息。所述导航信息包括车道属性信息和道路的几何信息。车道属性信息指的是车道的单双向，车道的限速，车道的宽度等信息。道路的几何信息指的是道路的空间几何坐标数据。如果行驶路段导航信息的缓存不存在，WFS模块会调用空间分析模块的空间查询条件，从地理数据库中查询出包含在行驶路段外包多边形边界信息内的道路，进而输出道路数据中的几何信息和车道属性信息，同时将所述查询到的行驶路段几何信息和车道属性信息写入缓存管理文件中，以便于下次可以直接从缓存管理文件中读取，地理数据库不需要重新执行空间查询的操作，从而提供数据的获取速率，缩短整个数据传输的时间。同时为了能够及时获取到实时更新的车道数据，避免从旧的缓存管理文件中读取数据，本发明通过计算车辆位置和导航终点位置之间的距离，当车辆位置和导航终点位置之间的距离为零时，清空当前用户的缓存信息。

在一个实施例中，在用户当前行驶路段的车道导航信息缓存完成后，提前缓存下一路段车道，并将下一路段查询结果即下一路段的车道信息保存到缓存文件中，在车辆进入下一路段时，能够直接从缓存文件中读取下一路段相关的道路的几何信息和车道信息，避免再从数据库查询读取数据的耗时操作，加快了数据获取的速度，能够快速响应。

在一个实施例中，将当前行驶路段的道路信息传输到用户终端。地理空间数据库将查询到的道路信息通过HTTP协议直接传输给用户终端，或者从缓存管理文件直接读取道路信息通过HTTP协议直接传输给用户终端。用户终端通过显示界面展示给用户，或者通过语音传递给用户。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地理空间数据的快速查询与传输方法，其特征在于，包括：

生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；

以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；

利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用起始位置的坐标信息和目标位置的坐标信息，访问普通地图的服务和数据，获取所述导航路径信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述导航路径信息还包括转向信息，用于引导用户在行驶过程中转向。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：计算道路数据中每条道路的外包多边形边界信息，通过当前行驶路段的外包多边形边界信息的空间位置，查询出空间上与导航路径相交的道路，再判断相交的道路中落在所述外包多边线内的道路，得到当前行驶路段关联的道路信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述空间查询条件作为缓存管理文件的键，将所述空间查询条件对应的道路信息作为缓存管理文件的值，将所述键和值关联并存储在所述缓存管理文件中，当用户请求当前行驶路段的道路信息时，判断当前行驶路段的道路信息是否存在缓存管理文件中，如果存在，直接从缓存管理文件中读取当前行驶路段的道路信息并传输给用户终端。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：如果不存在，从地理空间数据库中查询当前行驶路段的道路信息并传输给用户终端。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：从地理空间数据库中读取的当前行驶路段的道路信息在传输给用户终端前，先将读取的当前行驶路段的所述道路信息写入缓存管理文件中，当用户行驶在当前行驶路段时，直接从所述缓存管理文件中读取当前行驶路段的道路信息。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：计算用户当前位置和导航终点位置之间的距离，当用户当前位置和导航终点位置之间的距离为零时，清空缓存管理文件中的起始位置与目标位置之间的道路信息。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任意一项所述方法的步骤。

10.一种地理空间数据的快速查询与传输系统，其特征在于，包括：

导航引擎模块，用于生成起始位置到目标位置的导航路径信息，所述导航路径信息包括几何信息；

空间分析模块，用于以当前行驶路段的所述几何信息为基准，缓冲成当前行驶路段的外包多边形边界信息，将所述外包多边形边界信息作为一个参数，构成空间查询条件；

矢量要素服务模块，用于利用所述空间查询条件，只查询当前行驶路段关联的道路信息，并将读取的当前行驶路段关联的道路信息传输到用户终端。

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