CN111462611A - 一种制作、分发以及显示矢量地图的方法 - Google Patents

Abstract

一种矢量地图制作、分发以及显示的方法。其中，在矢量地图之间建立地图数据的引用关系，为矢量地图的制作工作添加内容共享的特征。又通过在分发中提供防篡改措施和在使用中叠加显示矢量地图，有效保证制作者的权益。该方法能让矢量地图的制作开放化，让地图内容不受制于地图应用的软件开放商。在节约软件开发人员工作时间的同时，也能更有效地推动地图应用的普及和推广。

Description

一种制作、分发以及显示矢量地图的方法

技术领域

本发明的内容涉及利用计算机技术，提供电子地图制作、分发以及展示的软件系统。 具体讲述一种矢量地图制作、分发以及显示的方法。其中在矢量地图之间，围绕地图数据而引入数据引用的概念。通过这种数据引用，矢量地图制作就具备内容共享的特征，可以大幅降低地图制作的难度。结合矢量地图分发过程中的防篡改措施以及终端上矢量地图的叠加显示方法，在地图版权保护和地图网络共享两方面，矢量地图都将具备支持个性化地图应用快速开展的能力。

背景技术

在人类社会中，地图有着悠久的历史，对人类的社会活动和社会发展有着极大的影响。在今天，地图已经成为人们了解和认识世界的一个重要信息载体，不仅被用来描述山川、河流和海洋等自然物貌，还被用来显示行政区划、人口数据、矿藏分布、经济统计数据等内容。

随着计算机技术的发展，电子地图成为地图的重要存在形态。电子地图是以数字形式表示且具有在电子设备的屏幕上动态显示、编辑、查询、检索、分析和决策等功能的新型地图产品。

矢量图形使用直线和曲线来描述图形，这些图形通常包括点、线、矩形、多边形、圆和弧线等，都可通过数学公式计算获得的。矢量图形的优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真。

矢量地图是基于矢量图形而制作的电子地图，是一种不论如何放大缩小，位置信息和图标像素都不会改变的地图。同时，还具有可以快速进行标注和计算距离、可以实时缩放和漫游，可以分层显示和控制、可以交互式编辑、传输速度快以及保密性强等优点。

从电子地图的发展过程上来看，由于实时绘制矢量图形会消耗计算资源和矢量图形表征的地理信息数据容易泄露两方面原因，矢量地图在实际中并没有得到广泛的应用。目前的电子地图主要是基于瓦片的地图技术。无论是栅格瓦片还是矢量瓦片，实质都是基于位图的地图。在位图型瓦片作为底图的基础之上，绘制与应用直接相关的地图图形，是目前电子地图的普遍解决方案。

但随着今天OpenStreetMap开源项目的快速开展，地理信息数据的保密需求和版权限制被大幅弱化。另一方面，计算机硬件发展迅速，也使得在终端电脑上计算资源呈现出较为富足的特征。由于矢量地图的两个应用限制在今天得到了有效缓解，矢量地图也具有了更好的应用前景。

互联网的快速发展增进了用户对电子地图的个性化需求，也拓宽了电子地图的可应用领域。由于地理数据层面的封闭性，瓦片形式的地图满足个性化需求比较困难，即使MapBox等个性地图制作工具及开放平台的纷纷出现，也没能避免地图内容和开发工作绑定的实际状况。另外，瓦片形式的地图在地理数据共享方面同样存在明显的困难，针对不同应用、不同的群体，开发人员都需要介入到与地图内容关联的定制当中，其中存在大量的重复工作。

发明内容

电子地图软件作为一个使用频率很高的应用软件，实际生活中给用户提供了大量的帮助。地图制作的开放能更快地推动地图应用普及。首先，不同应用间可以共用应用关联的地理信息，从而能减少地图应用开发的重复工作；其次，用户可以方便的将个性内容录入到地图中，从而吸引更多群体加入到地图的制作和推广；第三，商业机构可以支付更少的花销来推广自己的信息，从而给基于地图的应用模式引入更多资金。

本发明中，开放地图制作的核心想法为：利用矢量地图的基本形式，在不同矢量地图之间创建地图数据的引用关系，从而在地图制作中加入数据共享的概念。具体来说：

1，从内容上，矢量地图中以矢量图形作为基础地理信息的存放形式，替代位图底图的传统方式。地图以矢量图形为中心，从地理信息到地图标注，都与一个或多个矢量图形相关联；

2，从制作上，引入一种带有数据引用的矢量地图。在该类矢量地图的制作过程中，可以选择一个其它的矢量地图作为录入操作的引用地图，用一个引用标识代表该引用地图中的一个地图数据，并将该引用标识存入到矢量地图中；

3，从分发上，为矢量地图提供防篡改支持。矢量地图在开始分发之前，系统会根据所提供的防篡改措施对矢量地图进行相应的处理操作。对于获得该矢量地图的使用者，在使用该矢量地图之前，会根据防篡改设置对矢量地图进行内容验证；

4，从显示上，采用叠加显示的方法显示矢量地图。在显示矢量地图时，如果该矢量地图存在引用地图，则先叠加显示所有引用地图，最后在叠加显示矢量地图本身。

在上述方案中，矢量图形和地图标注是矢量地图能用引用标识代替的两类地图数据。其中：

1，矢量地图中用矢量图形保存基础地理信息是整个方案的基础。点、线、多边形、文本、图片是矢量图形的基本类型，线、多边形结合相应的样式库就可以很好的表征区域、道路、建筑、水域等地理信息，而点、文本、图片可以满足各种个性化地理标记的需求；

2，与地理位置相关联的地图标注是地图应用中数据组织的核心。POI信息点（POI，Point of Interest）是最典型的地图标注，其通常包含四方面信息，名称、类别、经度纬度、附近的设施等信息。本方案中，每个地图标注将被指定一个或多个矢量地图，在地图标注被关注的时候，指定的矢量图形会被强调显示。

在本方案中，使用引用标识代替地图数据的根本在于利用引用标识能得到相应地图数据的获取途径。为了获取相应的地图数据，矢量地图中使用的引用标识将会蕴含获得引用地图的途径以及识别地图数据的方式，从而通过引用标识而获取地图数据的过程为：1、利用引用标识得到引用地图的获取途径，并获取引用地图；2、利用引用标识得到识别地图数据的方式，并从引用地图中得到相应地图数据的完整信息。

防篡改是矢量地图制作者的基本需要，也是使用者权益的有效保证。在本方案中，防篡改措施包括以下三类：

1公布验证矢量地图内容完整的特征信息，例如，公布矢量地图文件的散列值；

2采用加密技术来保证内容的完整，例如，利用数字证书的技术对矢量地图进行签名封装；

3采用具备封闭特征的分发过程来保证内容不被篡改，例如，使用者只从特定的软件系统内中获得矢量地图。

通过如上方案，矢量地图的制作、分发以及显示的过程就具备易于共享和易于个性化的特征。首先，制作上的新措施能通过地理数据的共享而降低制作难度，方便更多的个体加入到地图内容制作的工作中。其次，分发过程的防篡改措施，保证矢量地图内容的完整性，避免地图制作者的利益因为篡改而受到损害。第三，叠加显示的方式中，引用的矢量地图必须在正使用的矢量地图之前被显示，有效保证了引用地图的制作者权益，也提升了个性化地图的专业性。

例如，一个热点城市的旅游地图：

首先，出版社或者旅游局制作并推出一个官方的旅游地图，囊括了著名景点、区域地标、交通枢纽等信息，而这些信息通常具有很强的静态特征；

其次，对于众多的宾馆、商场、饭店、旅行社等旅游关联场所的信息，第三方机构或者旅游专家进行搜集并汇总，在引用官方旅游地图的基础上，制作包含旅游信息的个性地图；

最后，在使用中，用户根据爱好选择包含旅游信息的个性地图，在打开包含旅游信息的个性地图时，官方旅游地图将被会被首先显示，用来保证用户能获得足够专业权威的地图信息。包含旅游信息的个性地图随后叠加展示，也保证了获得最新及个性化的旅游信息。

相比现有的电子地图软件，本发明介绍的制作、分发以及显示矢量地图的方法，能让电子地图的制作开放化，不受制于电子地图的软件开放商。在给电子地图软件开发人员节约开发工作的同时，也能更有效地推动电子地图的普及和推广，最终在共享地图内容的基础上形成电子地图的分发平台、地图信息的汇总更新平台以及地图应用的数据支撑平台。本文后面给出实施方案，其中将对上述内容进行阐述。

附图说明

无

具体实施方式

基础的数据存储结构

在本实施中，矢量地图的数据结构包含三部分信息，分别为引用地图标识集合、地图内容数据以及关联设置。引用地图标识集合是数组类型，其中存放的数据为引用地图标识，即引用地图所关联的地图标识。地图内容数据是结构类型，保存矢量地图的各种数据。关联设置是结构类型，其中记录地图制作者、矢量图形坐标体系等内容。矢量地图的组成可以表示如下：

矢量地图={引用地图标识集合，地图内容数据，关联设置}。

在本实施中，地图内容数据具体由矢量图形集合、地图标注集合以及应用信息集合三部分组成，三种集合都为数组类型。地图内容数据的组成可以表示如下：

地图内容数据={矢量图形集合，地图标注集合，应用信息集合}。

在本实施中，矢量图形的数据结构由三部分组成。首先包含一个整数型的图形ID，该图形ID在矢量地图中唯一。其次，包含一个整数类型的图形类型。第三，包含一个结构类型的矢量图形信息。在图形类型为0时，矢量信息图形中记录的是完整的图形信息，在图形类型为1时，矢量图形信息里面存放的是图形引用标识。矢量图形的组成和矢量图形信息的组成可表示如下：

矢量图形={图形ID，图形类型，矢量图形信息}；

矢量图形信息={完整的图形信息|图形引用标识}。

在本实施中，完整的图形信息由形状类型和形状信息两部分组成。形状类型为整数类型，表征形状的类型，具体为：1代表点；2代表线；3，代表多边形；4代表文本；5代表图片。形状信息中，点、线、多边形、文本以及图片等类型是电子地图软件显示矢量地图的最基本显示单位，其中记录有显示所需位置信息、颜色信息、形状信息、内容信息等显示必备信息。完整的图形信息和形状信息对应的组成可表示如下：

完整的图形信息={形状类型，形状信息}；

形状信息= {点|线|多边形|文本|图片}。

在本实施中，图形引用标识包括引用地图的索引和图形ID两个部分。其中引用地图的索引为整数型，具体数值为矢量地图中引用地图标识集合内的索引。图形ID为整数型，具体数值为引用地图中的图形ID。图形引用标识的组成可以表示如下：

图形引用标识={引用地图的索引，图形ID}。

在本实施中，地图标注由标注ID、标注类型以及标注信息三部分组成，其中标注ID为整数类型，在矢量地图中唯一。标注类型为整数型。标注信息为结构型数据，在标注类型为0时，标注信息记录的是本地标注的信息。在标注信息为1时，标注信息记录的是标注引用标识。地图标注的组成和标注信息的组成可以表示如下：

地图标注={标注ID,标注类型，标注信息}；

标注信息={本地标注的信息|标注引用标识}。

在本实施中，本地标注的信息包括两个组成部分，分别是图形ID的集合和标注名称。图形ID的集合中每个元素为该矢量地图内一个矢量图形对应的图形ID。标注名称为一个字符串。本地标注的信息对应的组成可以表示如下：

本地标注的信息 ={图形ID的集合，标注名称}。

在本实施中，标注引用标识包括引用地图的索引和标注ID两个部分。其中引用地图的索引为整数型，具体数值为矢量地图中引用地图标识集合内的索引。标注ID为整数型，具体数值为所引用地图中的标注ID。标注引用标识的组成可以表示如下：

标注引用标识 ={引用地图的索引，标注ID }。

在本实施中，围绕标注存在的应用信息包括两部分内容，一部分为应用信息所关联的标注ID，另一部分为应用数据，具体为应用关联在地图标注上的各种信息。应用信息的组成可以表示如下：

应用信息={标注ID，应用数据}。

矢量地图制作

在本实施中，制作一个新的矢量地图的步骤为：

1、对新矢量地图进行设置；

2、初始化引用地图标识集合；

3、地图数据录入。

在本实施中，引用地图标识集合的初始化工作具体为：1、选择将会在制作过程中引用的所有矢量地图；2、将选择到的矢量地图所关联的地图标识都存入到引用地图标识集合中。

在本实施中，地图数据录入工作开始之后，引用地图标识集合不能再被修改。

在本实施中，矢量地图制作过程中，引用标识类型的矢量图形录入过程为：

1、在引用地图标识集合中选择一个地图标识，并记录该地图标识在集合中的索引；

2、在地图标识所对应的矢量地图中选择一个矢量图形，并记录矢量图形的图形ID；

3、将地图标识对应的索引和矢量图形的图形ID保存到一个新的图形引用标识中；

4、基于图形引用标识，生成矢量图形的数据结构，并将该矢量图形存入矢量地图。

在本实施中，矢量地图制作过程中，引用标识类型的地图标注所对应的录入过程为：

1、在引用地图标识集合中选择一个地图标识，并记录该地图标识在集合中的索引；

2、在地图标识所对应的矢量地图中选择一个地图标注，并记录地图标注的标注ID；

3、将地图标识对应的索引和地图标注的标注ID保存到一个新的标注引用标识中；

4、基于标注引用标识，生成地图标注的数据结构，并将该地图标注存入矢量地图。

服务器系统

在本实施中，存在一个服务器系统用来接收制作者的分发申请、存储用来分发的矢量地图、分发矢量地图以及提供防篡改措施。

在本实施中，服务器系统中存在一个数据库，用来记录矢量地图的地图标识，该数据库简称标识数据库。

在本实施中，围绕标识数据库，服务器系统为提供分发的矢量地图提供并赋予在标识数据库中唯一的地图标识。

在本实施中，服务器系统接收制作者的分发申请时，工作步骤为：

1、制作者身份认证；

2、接收申请分发的矢量地图；

3、对矢量地图进行检验；

4、为矢量地图分配地图标识；

5、为制作用来分发的矢量地图；

6、将用来分发的矢量地图返回制作者。

在本实施中，服务器系统具有帐户管理的功能，而帐户将被分为三个类别：管理员、制作者以及普通用户。

在本实施中，服务器系统对矢量地图进行检验的工作主要包括格式验证和引用检查两个部分。

在本实施中，格式验证的工作为验证地图格式是否符合格式要求。在矢量地图内容不符合格式要求时，拒绝分发申请。

在本实施中，引用检查的工作为构造该矢量地图的引用关系树。如果构造引用关系树失败，则拒绝分发申请。

在本实施中，引用关系树的基本构造规则为：使用矢量地图和其引用的矢量地图构造树状结构，即矢量地图作为父节点，其引用的矢量地图作为子节点。

在本实施中，为矢量地图构造引用关系树的过程为：

1、将矢量地图设置为引用关系树的根节点；

2、针对每个叶子节点执行添加子节点的操作，具体过程为：将叶子节点的引用地图添加为该叶子节点的子节点，添加顺序为引用地图标识集合中各引用地图对应地图标识的存储顺序；

3、对引用关系树的叶子节点进行检查，如果存在一个或多个叶子节点对应的矢量地图具有引用地图，则执行步骤2，否则，结束构造过程。

在本实施中，引用关系树构造失败的情况主要有两种：

1、为叶子节点添加子节点时，如果子节点对应的矢量地图，在该叶子节点到根节点的路径上已经出现，则构造失败;

2、如果无法获取引用地图标识对应的矢量地图，则构造失败。

在本实施中，服务器系统内，用来分发的矢量地图所对应数据形式如下：

用来分发的矢量地图={矢量地图内容，矢量地图分发信息，地图信息的数字签名}；

其中，矢量地图内容为制作者上传的矢量地图原始内容，矢量地图分发信息包含制作者信息、分发批准时间、服务器系统的信息、矢量地图标识等，地图信息的数字签名是针对矢量地图内容和矢量地图分发信息的数字签名。

在本实施中，当分发矢量地图的申请通过，制作者会得到用来分发的矢量地图，其中包含的地图标识是获取矢量地图的途径。

在本实施中，分发矢量地图的过程为：

1、用户建立连接，并提交获取矢量地图的请求；

2、服务器系统响应用户的请求；

3、用户提交矢量地图的地图标识；

4、服务器系统利用地图标识进行查询，并将查询到的矢量地图传给用户；

5、用户若继续提交地图标识，则返回执行3，否则执行下一步；

6、用户断开连接。

在本实施中，服务器系统提供三种措施来支持防篡改机制，包括散列值查询、数字签名以及直接下载。

在本实施中，服务器系统在分发矢量地图之前，会记录矢量地图内容的散列值以及矢量地图分发信息的散列值，并将两个散列值和已分发地图的地图标识关联到一起，并保存的一个数据库中，称为散列值数据库。

在本实施中，服务器系统对每个用来分发的矢量地图进行数字签名，签名的内容包括地图制造者、地图信息以及防止篡改的散列值等，并公开服务器系统签名所使用的公钥证书，称之为签名公钥证书。

在本实施中，服务器系统提供在线下载地图的服务，在线下载的过程为服务器系统的矢量地图分发过程。

防篡改验证

在本实施中，应用软件在获得分发的矢量地图后，根据应用软件的设置去选择防篡改验证方法。

在本实施中，应用软件如果是选择散列值的方式进行防篡改验证，其过程为：

1、与服务器系统连接，使用矢量地图的地图标识，获取散列值;

2、计算矢量地图内容和矢量地图分发信息的散列值;

3、将计算的散列值与从服务器系统获得的散列值进行比较;

4、散列值完全一样时，证明分发的矢量地图没有被篡改。

在本实施中，应用软件如果选择数字签名的方式进行防篡改验证，首先需要应用软件携带服务器系统的签名公钥证书。

在本实施中，具有服务器系统签名公钥证书的应用软件进行防篡改验证，其过程为：

1、使用携带的公钥证书对分发的矢量地图中地图信息的数字签名进行验证。

2、验证通过后，从数字签名信息中提取出矢量地图内容和矢量地图分发信息的散列值。

3、计算矢量地图内容和矢量地图分发信息的散列值。

4、将计算的散列值与从签名中获得的散列值进行比较。

5、散列值完全一样时，证明分发的矢量地图没有被篡改。

在本实施中，应用软件如果选择具备封闭特征的分发过程来防止篡改，其保证矢量地图未经篡改的方式为限制地图的来源，即应用软件只打开从服务器系统上下载的矢量地图。

在本实施中，应用软件限制地图来源的基础工作为记录并管理应用软件直接从服务器系统下载的矢量地图。

矢量地图的显示

在本实施中，显示矢量地图的工作主要为叠加显示该矢量地图和其引用的矢量地图。显示的原则为被引用的矢量地图要显示在引用该矢量地图的矢量地图之前。

在本实施中，叠加显示矢量地图时的显示顺序由构造引用关系树的方法来确定，具体显示顺序的确认过程为：

1、构造矢量地图的引用关系树；

2、对引用关系树进行层次遍历，得到层次遍历的访问序列；

3、将层次遍历所得到的访问序列进行逆排序，得到一个新的序列;

4、对于在新的序列中多次出现的矢量地图执行去除操作，仅保留距离序列头部最近的一次出现;

5、去除重复出现之后的序列为叠加显示的矢量地图显示顺序。

地图标注的显示

在本实施中，地图标注的显示为在矢量地图上强调显示与地图标注关联的矢量图形。

在本实施中，强调显示矢量图形的工作为对矢量图形的轮廓进行特殊着色，让其在矢量地图上醒目。

在本实施中，地图标注的显示时机为当用户点击到与地图标注相关联的矢量图形。

在本实施中，在一个矢量图形与多个地图标注相关联时，需要对多个地图标注进行排序，然后显示排序结果中的头一个地图标注。排序的规则为：1、两个地图标注位于不同矢量地图的情况下，显示顺序靠后的矢量地图，其所含地图标注的排序在前；2、对于在同一个矢量地图中的两个地图标注来说，存储顺序靠前的地图标注排序在前。

其他

在本实施中，在矢量地图的分发申请被服务器系统通过后，制作者可以修改矢量地图的地图内容，并重新提交分发申请。

在本实施中，制作者重新提交分发申请时，服务器系统提供两种地图标识分配方式：一种为重新申请一个地图标识，另一种为继续使用原有地图标识。

在本实施中，制作者重新提交分发申请时，若选择继续使用原有地图标识，在新版矢量地图分发申请批准后，旧版矢量地图以及引用旧版矢量地图的所有矢量地图将不会再被分发。

在本实施中，制作者重新提交分发申请时，若选择继续使用原有地图标识的情况下，引用旧版矢量地图的矢量地图范围为满足以下两个条件的矢量地图：

1、引用关系树中，在根节点之外，存在有结点所对应的地图标识为选择继续使用的原有地图标识；

2、矢量地图分发信息中记录的分发批准时间在新版矢量地图的分发批准时间之前。

在本实施中，应用软件显示矢量地图之前，需要获得引用关系树中的所有矢量地图。如果没有全部获取到，则显示工作无法进行。

在本实施中，应用软件显示矢量地图之前，引用关系树中的所有矢量地图会被加载到应用软件的内存空间中，即引用关系树中的每个矢量地图在内存空间中都有一个记录其内容的数据结构。

在本实施中，应用软件中解析图形引用标识或标注引用标识的过程具体为：

1、在引用标识中获得引用地图的索引；

2、在引用地图标识集合内找到对应矢量地图的地图标识

3、根据矢量地图的地图标识获得该矢量地图对应的数据结构；

4、根据图形ID或者标注ID，在数据结构中查找对应的矢量图形数据或者地图标注数据。

此外，尽管以上揭示了本发明的一种实施方案，但本发明并不局限在特定的形式或所揭示的形式。本领域技术人员在熟读本申请后能够理解，在不脱离本发明的内容、范围和精神的前提下而获得的等效事物也在本发明的覆盖范围中。

Claims (7)

1.一种制作、分发以及显示矢量地图的方法，具体步骤如下：

（1）矢量地图的制作过程中存在一种录入操作，其过程为：选择一个其它的矢量地图作为录入操作的引用地图，用一个引用标识代表该引用地图中的一个地图数据，并将该引用标识存入到矢量地图中；

（2）在矢量地图的分发过程中加入防篡改措施；

（3）矢量地图的显示，其过程为：首先叠加显示该矢量地图制作时涉及的所有引用地图，然后叠加显示该矢量地图。

2.如权利要求1中所述地图数据，其特征包括，可以是矢量图形，例如，点、线、多边形、文本、图片等。

3.如权利要求1中所述地图数据，其特征包括，可以是位置标签，例如，POI信息点。

4.如权利要求1中所述引用标识，其特征包括，利用引用标识，能得到对应地图数据的获取途径。

5.如权利要求1中所述防篡改措施，其特征可以是公布验证矢量地图完整的特征信息，例如，公布矢量地图文件的散列值。

6.如权利要求1中所述防篡改措施，其特征可以是采用加密技术来保证内容的完整，例如，利用数字证书对矢量地图进行签名封装。

7.如权利要求1中所述防篡改措施，其特征可以是采用具备封闭特征的分发过程来保证内容不被篡改，例如，使用者只从特定的软件系统内中获得矢量地图。