CN113096246A - 一种三维地图数据更新方法 - Google Patents

Abstract

一种三维地图数据更新方法，能够缩短更新周期，能够降低运维门槛，能够进行瓦片时间点回溯的三维地图数据更新方法，包括提供矢量数据服务、矢量瓦片服务或栅格瓦片服务、瓦片切图服务。

Description

一种三维地图数据更新方法

技术领域

本发明属于电子地图更新技术领域，具体涉及一种地图数据更新方法。

背景技术

电子地图应用很广，可以基于保存在本地存储器中的地图数据来控制、导航或其他各种矢量数据服务。局部地图数据有时可能会被更新，通常作为更新的一部分被完全或大量交换。

对于依赖准确或当前数据的驾驶功能，可以从外部位置下载地图信息。地图信息通常以地图瓦片来组织，一个地图瓦片覆盖例如大约2 km×2 km的预定地理区域。地图瓦片可以像棋盘一样彼此边框，并且可以稍微重叠。通常，仅下载当前需要的那些地图瓦片。

在电子地图应用过程中，通常使用北斗、GPS，Galileo或GLONASS等卫星导航，可以确定定位装置的位置，然后通过路线将其引导至先前输入的目标位置。路线引导基于数字地图，该数字地图可作为导航设备中的地图数据使用（所谓的离线地图）。具有纯在线地图数据应用程序的导航设备依赖于恒定且足够宽带的数据连接，该连接并不总是可靠的，或者由于商业限制，不能用于地图数据（包括大量数据）的一般更新。在某些系统中，来自（离线）导航设备的已存储地图数据由其他数据补充，例如停车位，加油站，燃油价格或交通信息，这些数据由导航设备通过移动数据连接接收。因此，地图数据通常会使用物理数据载体（例如USB记忆棒）以不规则的间隔进行更新。

电子地图一般利用地理信息系统来储存和传送地图数据。随着路网的建设，与路网对应的地图数据需要不断的更新，需要及时对客户端的地图数据进行更新。

为了制作地图瓦片，各个GIS厂商提供了不同的制图工具，其方法大致都是这样的，即：首先，确定瓦片金字塔的某个级别(即确定地图的比例尺)；然后，加载地图所用到的一个或多个矢量或栅格图层数据，为各个图层配置相应的显示符号样式和文字注记样式；最后，按照一定的规则将地图栅格化，并切割成若干小图片，保存在相应的位置。之后，确定瓦片金字塔的另外一个级别，重复上述操作直至完成整个瓦片金字塔的制作。

中国专利文献CN112233240A中公开了一种三维矢量地图的三维矢量数据切片方法，获得待切片的三维矢量地图的三维矢量数据，所述三维矢量数据包括所述三维矢量地图中地理要素点的二维地理坐标数据和高程数据，确定预设的三维矢量地图的多个比例尺级别和各比例尺级别下切分的地图瓦片的数量，针对每一比例尺级别，基于所述三维矢量地图覆盖的二维地理坐标范围，以及该比例尺级别的地图瓦片数量，确定每个地图瓦片覆盖的二维地理坐标范围，针对每一比例尺级别，基于该比例尺级别的每个地图瓦片覆盖的二维地理坐标范围，对所述三维矢量数据进行切分，得到与该比例尺级别的地图瓦片一一对应的三维矢量子数据块。在该方案中，将三维矢量数据分开存储，实现对三维矢量地图数据的切分，在绘制三维矢量地图时，仅仅需要调用特定比例尺级别的特定地图瓦片对应的三维矢量子数据块即可，能够降低数据处理量。

中国专利文献CN111221935A公开了一种基于大数据挖掘的地图路网融合更新方法，包括地图路网更新数据挖掘分析步骤、路网更新信息数据细筛整理步骤、更新路网矢量与规则属性数据步骤、更新路网差分融合步骤、更新地图数据发布步骤等等。在该方案中进一步对互联网信息进行了利用。

然而，现有技术中的这些地图瓦片数据处理更新周期较长，运维门槛高，现有技术中亟需一种能够缩短更新周期，能够降低运维门槛的基于地图瓦片的三维电子地图数据更新方法。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提供一种三维地图数据更新方法，能够缩短更新周期，能够降低运维门槛，能够进行瓦片时间点回溯的三维地图数据更新方法。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种三维地图数据更新方法，包括提供如下服务：

（1）矢量数据服务：矢量数据服务用于将己有的矢量数据按照配图样式制作地图（地理数据的可视化表现），发布为Web地图服务，矢量数据服务返回的地图是矢量图形。矢量数据服务是专门提供共享矢量数据的服务，负责根据客户程序的需求，提供地图图像、指定坐标点（二维坐标或者三维坐标）的要素信息、以及地图服务的功能说明信息。

（2）矢量瓦片服务或栅格瓦片服务：矢量瓦片服务是直接将矢量数据按照瓦片的结构组织直接发布成Web地图服务，提供前端页面应用展示。矢量瓦片服务能够最大限度的利用现代浏览器的计算、渲染能力，动态绘制地图要素，极大的提升用户体验。栅格瓦片服务用于实现基于分布式系统的瓦片地图文件存储与地图服务发布，对外提供标准的WMTS服务，全面提升数字孪生城市瓦片地图服务性能和稳定性。

（3）瓦片切图服务：二维地图切图工具是依据配好地图样式的电子地图方案进行标准化瓦片切图，根据要发布的地图类别，支持按栅格瓦片切图和矢量瓦片切图两种方式，切图后的瓦片成果直接入库。三维地图切图工具，可以动态自适应的对三维模型、三维地形进行切片处理，根据建筑物疏密程度，自动将范围内三维地图按照四叉树、八叉树等多种方式进行组合，生成动态三维地图瓦片。

将配图环节的电子地图配图方案导入，按照配图方案进行空间数据的渲染。由于数据量大、范围广，涉及的级别多，切图的方式需要采用多台服务器的分布式切图，首先，进行切图参数和任务包划分；其次是提交切图任务到多个切图节点，切图过程需要同时控制多台服务器的切图进度，每个节点独立且并行掌控切图进度，切图状态显示框中将显示切图进度。再次，待所有切图节点完成切图后，将切图完成的瓦片成果从多台服务器分别进行瓦片的汇总和质检，确保地图瓦片数据无错、漏、重等问题；最后将瓦片数据进行打包导出和统一入库到最终库里，以完成整个地图切图工作。

进一步，根据上述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供地图管理服务：提供对地图文档的查看和管理功能，主要包括地图导入与删除、地图显示、地图明细查看、以及对电子地图的服务注册、服务明细查看、服务瓦片参数查看、地图服务控制功能。

进一步，根据上述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供瓦片管理服务：提供地图切片、切片事务查看、瓦片管理以及瓦片更新功能；

进一步，根据上述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供用户加载SHP格式的更新区域数据，或通过系统提供的事务信息编辑和绘图工具创建、修改更新区域的服务；

进一步，根据上述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供地图编辑服务:地图要素的添加、修改与删除及地理要素与属性表的编辑。

进一步，根据上述的三维地图数据更新方法，其特征在于，由数据层提供电子地图数据、电子地图服务、地图更新区域、电子地图瓦片，由逻辑层提供算法支撑，包括动态更新算法、历史瓦片管理技术、导航最佳路径计算、事务流管理技术；由应用层提供基于数字城市电子地图瓦片更新系统的瓦片成果形成的电子地图瓦片备份和电子地图瓦片迁移。

进一步，根据上述的三维地图数据更新方法，其特征在于，基于本地可用的地图信息确定特定区域中的道路网络，所述地图瓦片可从外部位置下载，确定各自覆盖所确定区域的预定部分的地图瓦片，为每个地图瓦片确定该地图瓦片所包括的路网的一部分；并针对各个包含的部分对地图瓦片进行优先排序。

根据本发明的三维地图数据更新方法，作为优先级的结果，与较不相关的地图瓦片相比，可以更早地加载具有预定目的的高相关性的地图瓦片。可以更快地达到目的，或者可以更快地达到可接受的预期质量。无需等待该区域的所有地图图块完全下载即可达到目的。可以更好地避免为此目的使用不完整或过时的信息。如果目的未知，则可以进行假设以对地图瓦片进行优先排序。

根据本发明，由于提供矢量数据服务，因此能够根据客户程序的需要，实现矢量数据服务的共享，能够缩短更新周期，能够降低运维门槛，能够进行瓦片时间点回溯。

根据本发明，由于提供矢量瓦片服务，能够最大限度的利用现代浏览器的计算、渲染能力，动态绘制地图要素，极大的提升用户体验。

根据本发明，由于提供栅格瓦片服务，能够全面提升数字孪生城市瓦片地图服务性能和稳定性。

附图说明

图1为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的矢量数据服务流程图；

图2为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的矢量瓦片服务流程图；

图3为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的栅格瓦片服务流程图；

图4为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的瓦片切图服务流程图；

图5为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的地图瓦片排序流程图。

具体实施方式

下面参照附图结合具体实施方式对本发明涉及的三维地图数据更新方法做进一步详细的描述。本领域技术人员懂得，该描述是示例性的，本发明并不仅限于该具体实施方式之中。

图1为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的矢量数据服务流程图。

如图1所示，矢量数据服务用于将己有的矢量数据按照配图样式制作地图（地理数据的可视化表现），发布为Web地图服务，矢量数据服务对所述矢量数据进行数据读取，对矢量数据配图样式文件进行文件读取，通过输入矢量数据，输出为矢量数据服务，使得存储的地理数据可视化呈现在地图上，矢量数据服务返回的地图是矢量图形，再经过前端渲染，形成最终的矢量地图。这里所述的前端渲染，是指在前端的数据进行的实时数据渲染，该矢量数据服务是专门提供共享矢量数据的服务，负责根据客户程序的需求，提供地图图像、指定三维坐标点的要素信息、以及地图服务的功能说明信息。

图2为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的矢量瓦片服务流程图。

如图2所示，矢量瓦片服务是直接将矢量数据按照瓦片的结构组织直接发布成Web地图服务，提供前端页面应用展示。输入矢量数据后，提供所述矢量瓦片服务对切片后的矢量瓦片进行瓦片读取，对配图样式文件进行文件读取，再经过前端渲染，形成最终的矢量地图瓦片以供调用。由于无需整体进行读取和计算，因此，矢量瓦片服务能够最大限度的利用现代浏览器的计算、渲染能力，动态绘制三维地图要素，极大的提升用户体验。

图3为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的栅格瓦片服务流程图。

在加载地图时，所用到的栅格图层数据，为各个图层配置相应的显示符号样式和文字注记样式，并按照一定的规则将地图栅格化，并切割成若干小图片，形成栅格瓦片保存在相应的位置上。每个栅格瓦片均包括离散瓦片、聚合瓦片以及分布式文件，通过从栅格瓦片中进行瓦片读取，经过前端渲染，形成栅格化地图。栅格瓦片服务实现基于分布式系统的瓦片地图文件存储与地图服务发布，对外提供标准的WMTS服务，全面提升数字孪生城市瓦片地图服务性能和稳定性。

图4为示出本发明一具体实施方式涉及的三维地图数据更新方法的瓦片切图服务流程图。

二维地图切图工具是依据配好地图样式的电子地图方案进行标准化瓦片切图，根据要发布的地图类别，支持按栅格瓦片切图和矢量瓦片切图两种方式，切图后的瓦片成果直接入库。三维地图切图工具，可以动态自适应的对三维模型、三维地形进行切片处理，根据建筑物疏密程度，自动将范围内三维地图按照四叉树、八叉树等多种方式进行组合，生成动态三维地图瓦片。

将配图环节的电子地图配图方案导入，按照配图方案进行空间数据的渲染。由于数据量大、范围广，涉及的级别多，切图的方式需要采用多台服务器的分布式切图，首先，进行切图参数和任务包划分；其次是提交切图任务到多个切图节点，切图过程需要同时控制多台服务器的切图进度，每个节点独立且并行掌控切图进度，切图状态显示框中将显示切图进度。再次，待所有切图节点完成切图后，将切图完成的瓦片成果从多台服务器分别进行瓦片的汇总和质检，确保地图瓦片数据无错、漏、重等问题；最后将瓦片数据进行打包导出和统一入库到最终库里，以完成整个地图切图工作。

在切图工作过程中，输入如图1所示的地理信息空间的矢量数据，输出符合基础地图服务切图规范的WMTS瓦片数据和矢量瓦片数据。

在切图工作完成后，利用地图发布工具进行三维切图瓦片成果的地图发布，能够将栅格瓦片、矢量瓦片发布为三维地图服务，以对外提供符合OGC标准的WMTS服务。发布后的数据可以叠加显示到地图上进行展示；其中矢量数据、影像数据可以发布为符合OGC标准的WFS/WMS服务，三维模型则发布为基于3D Tiles标准的模型服务，三维地形数据发布为基于Cesium的地形服务并支持多块多分辨率地形融合。

在本发明的一个具体实施例中，还提供地图管理服务：提供对地图文档的查看和管理功能，主要包括地图导入与删除、地图显示、地图明细查看、以及对电子地图的服务注册、服务明细查看、服务瓦片参数查看、地图服务控制功能。

在本发明的一个具体实施例中，还提供瓦片管理服务：提供地图切片、切片事务查看、瓦片管理以及瓦片更新功能；

在本发明的一个具体实施例中，还提供用户加载SHP格式的更新区域数据，或通过系统提供的事务信息编辑和绘图工具创建、修改更新区域的服务；

在本发明的一个具体实施例中，还提供地图编辑服务:地图要素的添加、修改与删除及地理要素与属性表的编辑。

在本发明的一个具体实施例中，由数据层提供电子地图数据、电子地图服务、地图更新区域、电子地图瓦片，由逻辑层提供算法支撑，包括动态更新算法、历史瓦片管理技术、导航最佳路径计算、事务流管理技术；由应用层提供基于数字城市电子地图数据更新的瓦片成果形成的电子地图瓦片备份和电子地图瓦片迁移。

在本发明的一个具体实施例的三维地图数据更新方法中，基于本地可用的地图信息确定特定区域中的道路网络，所述地图瓦片可从外部位置下载，确定各自覆盖所确定区域的预定部分的地图瓦片，为每个地图瓦片确定该地图瓦片所包括的路网的一部分；并针对各个包含的部分对地图瓦片进行优先排序。具体而言，参照图5所示，给出了对地图瓦片排序流程图。该优选排序是示例性的，作为优先级排序的结果，与较不相关的地图瓦片相比，可以更早地加载具有预定目的的高相关性的地图瓦片，可以更快地达到目的，或者可以更快地达到可接受的预期质量，无需等待该区域的所有地图图块完全下载即可达到目的，可以更好地避免为此目的使用不完整或过时的信息，如果目的未知，则可以进行假设以对地图瓦片进行优先排序。该说明是为了描述的简捷所以采用确定特定区域道路网络为例进行的说明，实际上，同样适用于为了更快达到预期质量的各种场合。

在图5中，首先，借助于定位装置（诸如手持定位终端、车载定位终端等等）确定目标点的位置，也可以包括含该目标点的面积区域。该区域优选地是连续的，可以具有不同的尺寸和/或形状。然后，基于本地地图信息，确定特定区域中的道路网络，优选地包括该区域的各点之间使用的所有连接，并且还可以包括收费公路、加油站等等网络连接。然后，确定优选完全覆盖特定区域的地图瓦片。该地图瓦片可以是直接覆盖或在互相在边缘区域中几乎重叠。

对于每个选择的地图瓦片，确定道路网络中被该地图瓦片包围的部分。然后相对于每种情况下所包括的道路网络的一部分来对地图瓦片进行优先级排序。该排序可以考虑所覆盖的道路网络所覆盖的道路的位置或属性。例如，关于地图瓦片位置或与计划路线，目标点位置或目的地的相关性，从而对地图瓦片进行优先排序。动态方面，例如由地图瓦片包围的道路上的交通拥堵状况，也可以影响优先级。理论上，任何影响都可以用于确定优先级。可以分别以预定方式配重加权影响。优先级排序包括向地图瓦片分配优先级。优先级的顺序可以从最低到最高或者反之亦然的方式来表示优先级。优先级可以通过数字指定，例如，低数字可以对应于低优先级，而高数字可以对应于高优先级。可以预先确定提供的优先级的范围。例如，可以使用从1（低）到10（高）的整数的优先级。然后，基于地图瓦片的优先级来确定并从外部位置下载它们的优先级顺序。高优先级地图瓦片尽早下载，而低优先级地图瓦片则在后下载。从而，对包括特定地图瓦片，系列地图瓦片或下载的地图瓦片进行优先级排序。所述从外部位置下载地图瓦片指的是诸如从服务器、服务（如图1-图4的服务）或者云平台等等外部空间位置下载地图瓦片，可以同时加载多个地图瓦片。

以上根据具体实施方式对本发明做出了详细说明，本领域技术人员懂得，该说明是示例性的，其能够做出各种修饰和变更，只要不脱离本发明宗旨和精神，这些修饰和变更均应落入本发明的保护范畴之内。本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种三维地图数据更新方法，包括提供如下服务：

（1）矢量数据服务：矢量数据服务用于将己有的矢量数据按照配图样式制作地图，发布为Web地图服务，负责根据客户程序的需求，提供地图图像、指定坐标点的要素信息、以及地图服务的功能说明信息；

（2）矢量瓦片服务或栅格瓦片服务：矢量瓦片服务是直接将矢量数据按照瓦片的结构组织直接发布成Web地图服务，提供前端页面应用展示；栅格瓦片服务用于实现基于分布式系统的瓦片地图文件存储与地图服务发布，对外提供标准的WMTS服务；

（3）瓦片切图服务：动态自适应的对三维模型、三维地形进行切片处理，根据建筑物疏密程度，自动将范围内三维地图按照四叉树、或八叉树方式，组合生成动态三维地图瓦片。

2.根据权利要求1所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，在所述瓦片切图服务中，将配图环节的电子地图配图方案导入，按照配图方案进行空间数据的渲染，采用多台服务器的分布式切图，首先，进行切图参数和任务包划分；其次是提交切图任务到多个切图节点，切图过程同时控制多台服务器的切图进度，每个节点独立且并行掌控切图进度，切图状态显示框中显示切图进度，待所有切图节点完成切图后，将切图完成的瓦片成果从多台服务器分别进行瓦片的汇总和质检，最后将瓦片数据进行打包导出和统一入库到最终库里，以完成整个地图切图工作。

3.根据权利要求1所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供地图管理服务：提供对地图文档的查看和管理功能，主要包括地图导入与删除、地图显示、地图明细查看、以及对电子地图的服务注册、服务明细查看、服务瓦片参数查看、地图服务控制功能。

4.根据权利要求1所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供瓦片管理服务：提供地图切片、切片事务查看、瓦片管理以及瓦片更新功能。

5.根据权利要求1所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供用户加载SHP格式的更新区域数据，或通过系统提供的事务信息编辑和绘图工具创建、修改更新区域的服务。

6.根据权利要求1所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，还包括：提供地图编辑服务:地图要素的添加、修改与删除及地理要素与属性表的编辑。

7.根据权利要求1~6任一项所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，由数据层提供电子地图数据、电子地图服务、地图更新区域、电子地图瓦片。

8.根据权利要求1~6所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，由逻辑层提供算法支撑，包括动态更新算法、历史瓦片管理、导航最佳路径计算、事务流管理。

9.根据权利要求1~6所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，由应用层提供基于数字城市电子地图瓦片更新系统的瓦片成果形成的电子地图瓦片备份和电子地图瓦片迁移。

10.根据权利要求1所述的三维地图数据更新方法，其特征在于，基于本地可用的地图信息确定特定区域中的道路网络，所述地图瓦片可从外部位置下载，确定各自覆盖所确定区域的预定部分的地图瓦片，为每个地图瓦片确定该地图瓦片所包括的路网的一部分；并针对各个包含的部分对地图瓦片进行优先排序。

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