CN115208853B - 一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，能够针对不同领域的位置标识编码进行统一管理，在保证各业务领域位置标识独立性基础上，实现泛在位置信息的互相关联、便利整合和空间互操作。包括：域名编码生成子系统，用于将全球区域位置信息赋予一致性同源离散网格编码。域名编码转换子系统，用于使用泛在位置语义的统一编码模型与表达方法，构建统一的编码系统，形成全球域名根系统。域名互操作子系统，用于域名编码生成子系统、域名编码转换子系统之间进行信息交互和数据交互，形成共享机制。存储索引子系统，构建全球位置编码索引大表，并且部署存储服务器集群。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息科学技术领域，具体涉及一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统。
背景技术
在现实世界中，至少80％数据均和空间位置相关，各种现象几乎都包含空间、时间和属性三个基本特征。因此可以说，绝大部分的数据都是时空数据。随着数据量的迅猛增长，已经步入时空大数据时代。邮编、国土标识、智慧城市编码等各类事物泛在位置信息大量涌现，泛在位置信息具有大数据体量、异构(文字、照片、视频等)、碎片化和实时数据流四个特点。地球泛在位置信息在基于坐标的点位置框架下的描述和处理异常繁冗。
数据发布格式不统一、通常以临时词汇进行编码，形成了数据孤岛，给数据共享和集成带来了困境。数据的生产单位与使用单位之间使用不同标准难以协调、导致数据之间互操作困难。
目前的IP网络模式下，各类数据库以IP映射在网络中，以域名为基础的数据域名网络服务DNS解析服务更适合集中式管理，对海量空间数据分布式服务支持较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，能够针对不同领域的位置标识编码进行统一管理，在保证各业务领域位置标识独立性基础上，实现泛在位置信息的互相关联、便利整合和空间互操作。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，包括域名编码生成子系统、域名编码互操作子系统、域名编码转换子系统以及域名编码组织索引子系统。
域名编码生成子系统，用于将全球区域位置信息赋予一致性同源离散网格编码，并提供与多个业务方对接的接口；全球区域位置信息包括：地理区位、目标位置、特征地块、地名地址以及蕴含空间属性的各种专业标识。
域名编码转换子系统，用于使用泛在位置语义的统一编码模型与表达方法，构建统一的编码系统，形成全球域名根系统，实现不同泛在位置编码之间的相互转换。
域名互操作子系统是一种位置编码信息服务系统，用于将各种泛在位置信息和行业专用位置语义转化为网格位置编码，最终服务于空间信息标识、关联、整合与交换，域名互操作子系统用于域名编码生成子系统、域名编码转换子系统之间进行信息交互和数据交互，形成共享机制，实现多个域名服务器与全球域名根服务器之间的控制操作和联动操作。
存储索引子系统，抽取泛在位置数据的地理范围，根据泛在位置数据的地理范围以及全球离散网格的剖分规则，计算其所属或覆盖的网格编码，从而构建全球位置编码索引大表，并且部署存储服务器集群。
进一步地，全球区域位置信息中包括邮政编码、国土编码、智慧城市编码以及其他编码。
进一步地，域名编码生成子系统包括邮政编码域名服务器接口、国土编码域名服务器接口、智慧城市编码域名服务器接口和其他编码域名服务器接口。
邮政编码域名服务器接口用于接收邮政编码的编码请求，转换成邮政网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
国土编码域名服务器接口用于接收不动产、土地利用和土地现状等的编码请求，转换成国土网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
智慧城市编码域名服务器接口用于接收智慧城市部件的编码请求，转换成智慧城市网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
其他编码域名服务器接口用于接收其他要素的编码请求，转换成其他要素网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
进一步地，域名编码转换子系统，用于使用泛在位置语义的统一编码模型与表达方法，构建统一的编码系统，形成全球域名根系统，实现不同泛在位置编码之间的相互转换；具体为：在全球同一位置编码模型基础上，对空间实体及关系语义建模，构建泛在位置语义网，将自然语言表达方式输入泛在位置语义关系网，自动推断出泛在位置信息所对应的全球位置编码。
推断泛在位置信息所对应的全球位置编码时，根据点、线、面、体的空间对象网格建模和编码规则，进行空间对象的空间位置一致性判定，编码相同即空间位置一致。
进一步地，域名编码转换子系统的接口是实现全球域名根服务器协调和管理多空间要素域名编码服务器的途径，完成泛在位置域名编码解析和泛在位置域名编码转换操作。
进一步地，域名编码互操作子系统接口实现多个域名编码服务器与全球域名根服务器之间的信息交互、数据交互，形成共享机制，实现多个服务器之间的控制操作和联动操作。
进一步地，存储索引子系统中，所构建的索引大表，其主键为网格编码，值为同一网格范围内所有数据记录。
进一步地，存储索引子系统中，部署存储服务器集群，具体为：存储服务器集群的部署架构服务器内部的存储与GeoSOT全球剖分网格框架相同，即顶层对应全球数据，第一层对应东、西、南、北四个半球的空间数据，以此类推……在每个网格内部署一台存储服务器，用以存储和索引该网格范围内的空间数据。
进一步地，存储索引子系统的接口，包括数据网格化编码接口和索引大表访问接口；数据网格化编码接口接收来自用户的数据/数据集注册请求，转换成网格码并存储；索引大表访问接口接收网格索引码集合和相应的数据记录，发送至存储服务器。
有益效果：
1、本发明提供的能够一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，将地理区位、目标位置、特征地块、地名地址以及蕴含空间属性的各种专业标识(如：邮编、国土、智慧城市)等全球区域位置信息赋予一致性同源离散网格编码，从而针对不同领域的位置标识编码进行统一管理，在保证各业务领域位置标识独立性基础上，实现泛在位置信息的互相关联、便利整合和空间互操作。
2、本发明提供的能够一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，其中泛在位置域名编码转换使用泛在位置语义的统一编码模型与表达方法，构建统一的编码系统，实现泛在位置语义编码变换、泛在位置编码拓展、泛在位置信息编码共享、泛在位置信息编码关联。
3、本发明提供的能够一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，泛在位置域名编码互操作用以多个编码域名服务器之间的信息交互、数据交互，形成共享机制，实现多个数据域名与网格地址相互映射解析的分布式数据库之间的控制操作和联动操作，具有数据注册、存储、访问、交易、展示等功能。
4、本发明提供的能够一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，通过构建全球位置编码索引大表，以网格编码为纽带关联多源空间数据，实现海量多域的泛在位置数据存储与多级索引。
附图说明
图1为本发明提供的地球空间域名系统体系结构框架图；
图2为本发明提供的域名编码生成子系统原理框图；
图3为本发明提供的域名编码转换子系统原理框图；
图4为本发明提供的域名编码互操作子系统原理框图；
图5为本发明提供的存储索引子系统原理框图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明将地球空间域名系统的技术体系归纳为下图所示的层次框架。从原始数据到编码生成交互层，再到编码服务器层和数据服务层，最后到应用决策层，自底而上共分为五个层次。
本发明将地球空间域名系统的技术体系归纳为下图所示的层次框架。从原始数据到编码生成交互层，再到编码服务器层和数据服务层，最后到应用决策层，自底而上共分为五个层次。
原始数据层是指泛在位置信息，如源邮政编码、源国土(不动产、土地利用和土地现状等)编码和源智慧城市编码等。编码生成交互层包括了新型邮政编码、国土(不动产、土地利用和土地现状等)编码和智慧城市编码等的生成，以及基于地球空间域名系统的编码域名互操作。编码服务器层包括邮政编码域名服务器、国土编码域名服务器和智慧城市域名服务器以及全球域名根服务器等，进行基于地球空间域名系统的域名编码转换操作。数据服务层包括数据服务和数据服务存储两部分，即针对域名编码的数据可视化、查询服务、推送服务和搜索服务等的数据服务，以及基于分布式数据库、Hbase/Redis等的数据服务存储。应用决策层直接面向实际需求，结合新型邮编、新型国土编码和新型智慧城市编码等开发相应的应用解决方案。
地球空间域名系统的体系结构包括四个部分：(1)域名编码生成子系统；(2)域名编码互操作子系统；(3)域名编码转换子系统；(4)存储索引子系统，地球空间域名系统体系结构如图2所示。
泛在位置域名编码生成子系统负责将地理区位、目标位置、特征地块、地名地址以及蕴含空间属性的各种专业标识(如：邮编、国土、智慧城市)等全球区域位置信息赋予一致性同源离散网格编码，可与多个业务方对接，并提供相应的编码转换与解析接口。
泛在位置域名编码互操作子系统是一种位置编码信息服务系统，服务于空间信息标识、关联、整合与交换等，而泛在位置域名编码互操作就是用以多个编码域名服务器之间的信息交互、数据交互，形成共享机制，实现多个数据域名与网格地址相互映射解析的分布式数据库之间的控制操作和联动操作。
泛在位置域名编码转换子系统集成了地球离散网格应用于空间信息组织最核心的模型、数据结构和算法。涉及空间对象到地球离散网格的映射建模算法、空间对象的网格编码算法、地球离散网格索引数据结构、基于网格编码的查询检索算法等。
索引大表存储子系统主要负责泛在位置数据/数据集的编码、组织、存储、索引。系统内部维护一张全球位置编码索引大表，以网格编码为主键，其值为该网格范围内的所有泛在位置数据记录。
地球空间域名系统依托全球剖分网格模型，用代表区域的格元(体)作为基础单位，给点、线、面、体等空间实体赋码，实现全球泛在位置信息的统一编码。在此基础上，构建全球位置编码的索引大表，实现海量多源的泛在位置数据存储与多级索引。该系统的主要功能包括四个方面：(1)域名编码生成子系统；(2)域名编码互操子系统作；(3)域名编码转换子系统；(4)存储索引子系统。
域名编码生成子系统
该子系统可将地理区位、目标位置、特征地块、地名地址以及蕴含空间属性的各种专业标识(如：邮编、国土、智慧城市)等全球区域位置信息赋予一致性同源离散网格编码。为大数据时代广泛存在的泛在位置信息的统一编码提供服务手段和技术系统，以有效实现泛在位置信息的统一指示作用。抽取泛在位置信息的地理范围；根据泛在位置的地理范围以及全球离散格网的剖分规则，计算其所属或覆盖的网格编码。该域名编码自胸膛主要利用地球离散网格对泛在位置信息进行统一编码，例如北斗网格码或者GeoSOT编码，从而使所有位置信息都能与其空间位置相关联，进而实现明确的地理位置指示作用。
构建泛在位置编码服务时，包括以下两个部分：(1)根服务器的部署：根服务器上搭载泛在位置信息编码子系统，面向海量用户应该以集群的方式对外提供服务。在客户端可初始化一份根服务器集群的访问IP，用户请求时可随机选择一台进行访问，以负载均衡。(2)接口的设计：根据业务方的需求在根服务器上开发相应的接口。
域名编码生成子系统技术路线如图2所示。
域名编码生成子系统接口包括邮政编码域名服务器接口、国土编码域名服务器接口、智慧城市编码域名服务器接口和其他编码域名服务器接口。
(1)邮政编码域名服务器接口
邮政编码域名服务器接口用于接收邮政编码的编码请求，转换成邮政网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
表1邮政编码域名服务器接口表
(2)国土编码域名服务器接口
国土编码域名服务器接口用于接收不动产、土地利用和土地现状等的编码请求，转换成国土网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
表2国土编码域名服务器接口表
| 序号 | 接口名称 | 接口类别 |
| 1 | 国土编码域名服务器编码生成接口 | 访问类 |
| 2 | 国土编码域名服务器注册接口 | 访问类 |
| 3 | 国土编码域名服务器解析接口 | 访问类 |
(3)智慧城市编码域名服务器接口
智慧城市编码域名服务器接口用于接收智慧城市部件的编码请求，转换成智慧城市网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
表3智慧城市编码域名服务器接口表
| 序号 | 接口名称 | 接口类别 |
| 1 | 智慧城市编码域名服务器编码生成接口 | 访问类 |
| 2 | 智慧城市编码域名服务器注册接口 | 访问类 |
| 3 | 智慧城市编码域名服务器解析接口 | 访问类 |
(4)其他编码域名服务器接口
其他编码域名服务器接口用于接收其他要素的编码请求，转换成其他要素网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析。
表4其他编码域名服务器接口表
| 序号 | 接口名称 | 接口类别 |
| 1 | 其他编码域名服务器编码生成接口 | 访问类 |
| 2 | 其他编码域名服务器注册接口 | 访问类 |
| 3 | 其他编码域名服务器解析接口 | 访问类 |
域名编码转换子系统
域名编码转换子系统使用泛在位置语义的统一编码模型与表达方法，构建统一的编码系统，实现泛在位置语义编码变换、泛在位置编码拓展、泛在位置信息编码共享、泛在位置信息编码关联。泛在位置域名编码转换模块具体来说，实现邮政编码、国土(不动产、土地利用、土地现状等)编码、智慧城市编码等之间的相互转换。
泛在位置表达方式中的空间语义整合、泛在位置空间语义之间的关联，以及泛在位置空间语义向全球位置统一编码的转换。在全球统一位置编码模型基础上，对空间实体及关系语义建模，构建“泛在位置语义网”，将自然语言等表达方式输入泛在位置语义关系网，自动推断出泛在位置语义所对应的全球位置编码。推断泛在位置语义所对应的全球位置编码时，包含以下两个部分：(1)根据点、线、面、体等空间对象网格建模和编码规则，进行空间对象的空间位置一致性判定；(2)根据关系继承、关系传递和相似性匹配等进行泛在位置语义相似性推断。
图3所示为泛在位置域名编码模块。
泛在位置域名编码转换子系统接口是实现全球域名根服务器协调和管理多空间要素域名编码服务器的途径，以期完成泛在位置域名编码解析和泛在位置域名编码转换操作。
表5泛在位置域名编码转换子系统接口
| 序号 | 接口名称 | 接口类别 |
| 1 | 泛在位置域名编码转换接口 | 访问类 |
| 2 | 泛在位置域名编码解析接口 | 访问类 |
域名编码互操作子系统：
泛在位置域名编码互操作系统作为一种位置编码信息服务系统，将各种泛在位置语义和行业专用位置语义转化为网格位置编码，最终服务于空间信息标识、关联、整合与交换等，而泛在位置域名编码互操作模块就是用以多个编码域名服务器之间的信息交互、数据交互，形成共享机制，实现多个数据域名与网格地址相互映射解析的分布式数据库之间的控制操作和联动操作，具有数据注册、存储、访问、交易、展示等功能，以期地球空间域名系统内部相互访问、联动和权限授予。
图4为泛在位置域名编码互操作模块。
泛在位置域名编码互操作子系统接口实现多个编码域名服务器之间的信息交互、数据交互，形成共享机制，实现多个服务器之间的控制操作和联动操作，以期地球空间域名系统内部相互访问、联动和权限授予。
表6泛在位置域名编码互操作子系统接口
| 序号 | 接口名称 | 接口类别 |
| 1 | 编码域名服务器访问接口 | 访问类 |
| 2 | 编码域名服务器授权接口 | 访问类 |
| 3 | 多编码域名服务器联动接口 | 访问类 |
存储索引子系统
通过构建全球位置编码索引大表，以网格编码为纽带关联多源空间数据，实现海量多域的泛在位置数据存储与多级索引，涉及空间信息索引数据结构、检索算法等。抽取泛在位置数据的地理范围；根据泛在位置数据的地理范围以及全球离散格网的剖分规则，计算其所属或覆盖的网格编码；构建索引大表，主键为网格编码，值为同一网格范围内所有数据记录；存储服务器集群搭建。数据组织索引服务主要利用地球离散网格对点、线、面、体等空间要素进行编码和有序组织，进而实现对空间对象集合的快速检索和访问。
构建数据组织索引服务时，包含以下两个部分：(1)索引大表的设计：以网格编码为主键，构建倒排索引；(2)存储服务器集群的部署：存储服务器集群的部署架构与GeoSOT全球剖分网格框架，即顶层对应全球数据，第一层对应东、西、南、北四个半球的空间数据，以此类推……在每个网格内部署一台存储服务器，用以存储和索引该网格范围内的空间数据。最终给出在内存、文件、数据库中物理实现时的具体方案指导。
存储索引子系统原理框架如图5所示。
域名编码整合与检索模块包括泛在位置数据网格化编码接口和索引大表访问接口。泛在位置数据网格化编码接口接收来自用户的数据/数据集注册请求，转换成网格码并存储；索引大表访问接口接收网格索引码集合和相应的数据记录，发送至存储服务器。
表7索引大表存储子系统接口表
| 序号 | 接口名称 | 接口类别 |
| 1 | 泛在位置数据网格化编码接口 | 访问类 |
| 2 | 索引大表访问接口 | 访问类 |
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种面向泛在位置信息互操作的地球空间域名系统，其特征在于，包括：
所述域名编码生成子系统，用于将全球区域位置信息赋予一致性同源离散网格编码，提供与多个业务方对接的接口；所述全球区域位置信息包括：地理区位、目标位置、特征地块、地名地址以及蕴含空间属性的各种专业标识；
所述域名编码转换子系统，用于使用泛在位置语义的统一编码模型与表达方法，构建统一的编码系统，形成全球域名根系统；
所述域名互操作子系统是一种位置编码信息服务系统，用于将各种泛在位置信息和行业专用位置语义转化为网格位置编码，最终服务于空间信息标识、关联、整合与交换，所述域名互操作子系统用于域名编码生成子系统、域名编码转换子系统之间进行信息交互和数据交互，形成共享机制；
所述存储索引子系统，抽取泛在位置数据的地理范围，根据泛在位置数据的地理范围以及全球离散网格的剖分规则，计算其所属或覆盖的网格编码，从而构建全球位置编码索引大表，并且部署存储服务器集群；
所述域名编码生成子系统包括邮政编码域名服务器接口、国土编码域名服务器接口、智慧城市编码域名服务器接口和其他编码域名服务器接口；
邮政编码域名服务器接口用于接收邮政编码的编码请求，转换成邮政网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析；
国土编码域名服务器接口用于接收不动产、土地利用和土地现状等的编码请求，转换成国土网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析；
智慧城市编码域名服务器接口用于接收智慧城市部件的编码请求，转换成智慧城市网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析；
其他编码域名服务器接口用于接收其他要素的编码请求，转换成其他要素网格码并返回，完成编码的生成、注册和解析；
所述域名编码转换子系统，用于使用泛在位置语义的统一编码模型与表达方法，构建统一的编码系统，形成全球域名根系统；具体为：在全球同一位置编码模型基础上，对空间实体及关系语义建模，构建泛在位置语义网，将自然语言表达方式输入泛在位置语义关系网，自动推断出泛在位置信息所对应的全球位置编码；
推断泛在位置信息所对应的全球位置编码时，根据点、线、面、体的空间对象网格建模和编码规则，进行空间对象的空间位置一致性判定，编码相同即空间位置一致；
所述存储索引子系统中，部署存储服务器集群，具体为：存储服务器集群的部署架构服务器内部的存储与GeoSOT全球剖分网格框架相同，即顶层对应全球数据，第一层对应东、西、南、北四个半球的空间数据，以此类推……在每个网格内部署一台存储服务器，用以存储和索引该网格范围内的空间数据；
所述存储索引子系统的接口，包括数据网格化编码接口和索引大表访问接口；数据网格化编码接口接收来自用户的数据/数据集注册请求，转换成网格码并存储；索引大表访问接口接收网格索引码集合和相应的数据记录，发送至存储服务器；
存储索引子系统通过构建全球位置编码索引大表，以网格编码为纽带关联多源空间数据，实现海量多域的泛在位置数据存储与多级索引，涉及空间信息索引数据结构、检索算法，包括：抽取泛在位置数据的地理范围；根据泛在位置数据的地理范围以及全球离散格网的剖分规则，计算其所属或覆盖的网格编码；构建索引大表，主键为网格编码，值为同一网格范围内所有数据记录；存储服务器集群搭建；数据组织索引服务主要利用地球离散网格对点、线、面、体空间要素进行编码和有序组织，进而实现对空间对象集合的快速检索和访问。
2.如权利要求1所述的地球空间域名系统，其特征在于，所述全球区域位置信息中包括邮政编码、国土编码、智慧城市编码以及其他编码。
3.如权利要求1所述的地球空间域名系统，其特征在于，域名编码转换子系统的接口是实现全球域名根服务器协调和管理多空间要素域名编码服务器的途径，完成泛在位置域名编码解析和泛在位置域名编码转换操作。
4.如权利要求1所述的地球空间域名系统，其特征在于，域名编码互操作子系统接口实现多个域名编码服务器与全球域名根服务器之间的信息交互、数据交互，形成共享机制，实现多个服务器之间的控制操作和联动操作。
5.如权利要求1所述的地球空间域名系统，其特征在于，所述存储索引子系统中，所构建的索引大表，其主键为网格编码，值为同一网格范围内所有数据记录。
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|---|---|
| CN115208853A (zh) | 2022-10-18 |
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