专利名称：电子地图数据存储与更新的方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于电子地图数据存储与更新的方法，尤其适用于移动导航装置的电子地图数据的存储与更新。
背景技术：
利用CDROM光盘或其它存储介质保存电子地图数据存储和通过外部数据中心提供导航用电子地图数据的技术目前已经被广泛采用，例如中国发明专利ZL98811353.8、中国发明专利申请97113628.9和中国发明专利申请00814198.3说明书所公开的技术，中国发明专利申请97113628.9说明书引证了大量的文献，讨论了各种现有技术的处理方法和各自的缺陷，提出了通过制作变形地图减少通讯数据量的方法。但是，采用变形地图的方法生成的地图是一种示意图，不能满足移动导航装置精确定位的需求，不适用于移动导航终端。
国际标准化组织制定的ISO148252004国际标准，确定了智能交通系统使用的地理数据文件(GDF)的逻辑数据结构，定义了通用的地理数据文件介质记录标准格式。GDF格式的数据结构通常更适用于地图数据的交换，却不便直接用于实现移动导航终端的导航路径计算功能。同时，由于完整的GDF格式地图数据通常需要较大的存储空间，用于移动导航终端的数据传输会产生较高的通讯费用。
由于城乡道路交通设施处于不断地建设和发展过程中，移动导航设备的电子地图需要不断地更新。现有的电子地图普遍采用更换地图数据光盘、更换可移动存储介质中的地图数据文件等办法。由于地图数据光盘或数据文件的制作周期和成本的关系，通常需要半年或一年以上的更新周期。这样长的更新周期导致了导航地图数据的不准确，造成错误的行车路径诱导。虽然可以通过移动通讯技术可以提高电子地图的更新速度，但是现有的整体数据更新的方法会产生较大的通讯量，由于移动通讯带宽的限制，大量的数据通讯需要较长的时间，产生较高的通讯费用。
在ISO148252004国际标准中，地图上的所有地理数据都表达为地图要素，并且使用该要素的ID代表该地图要素。地图要素的属性和地图要素之间的关系也使用其各自的ID编码表示。为了表述方便，本发明专利文件中把地图要素及其属性和关系的ID统称为地图要素的ID或地图要素ID；把提供地图信息服务的交通信息服务器、地理信息查询服务器等统称为地图数据服务端；把移动导航终端、地理信息查询终端等应用地图数据的终端设备统称为地图数据应用端。
发明内容
针对现有电子地图存储和更新技术上的缺陷，本发明提供一种电子地图数据存储与更新的方法，可以实现电子地图的动态增量下载和更新。该方法主要包括以下步骤a)参照GDF标准的方法或者类似的方法，对电子地图数据中的地图要素编码，确定地图要素的ID；b)根据地图要素ID将地图要素及地图要素之间关系的数据存储到地图数据服务端的地图信息存储装置中相应的存储区，建立存储地理数据的地理信息数据服务器；c)利用常规的地理信息检索技术，从地图数据服务端的地图信息存储装置中提取一项或多项地图要素及地图要素之间关系的数据，并且获得相关的地图要素ID及其更新状态；本发明的特征是所述电子地图数据存储与更新方法还包括以下步骤d)利用常规的通讯网络连接，地图数据服务端将步骤c提取的地图要素ID及其更新状态传输到作为地图数据应用端的移动导航终端或手持式地图数据应用设备；e)将通过步骤d获得的地图要素ID及其更新状态与存储在所述地图数据应用端的地图信息存储装置中的地图要素ID及其更新状态进行比较；f)根据步骤e的比较结果选取需要更新的地图要素ID，利用通讯网络连接将需要更新的地图要素ID传输到地图数据服务端；g)在地图数据服务端，根据步骤f获得的地图要素ID，从步骤c提取的地图要素及地图要素之间关系的数据中选择需要更新的数据，传输到地图数据应用端；h)根据地图要素ID将步骤g得到的地图要素和地图要素之间关系的数据及其更新状态存储到地图数据应用端的地图信息存储装置中相应的存储区。
一种较好的确定地图要素ID的方法是将地图要素数据存储在地图数据服务端的地图信息存储装置中，构成一个地图要素数据库或者数据表，然后获取每个地图要素在所述的地图要素数据库或者数据表中的记录号，以该记录号为基础生成该地图要素的ID。
另一种较好的确定地图要素ID的方法是将地图要素数据存储在地图数据服务端的地图信息存储装置中，构成一个结构数组或者矩阵，然后获取每个地图要素在所述的结构数组或者矩阵中的下标标号，以该下标标号为基础生成该地图要素的ID。
一种更好的确定地图要素ID的方法可以通过如下步骤实现将所述的地图要素数据分为可用于导航路径计算的定长数据和与导航计算无关的变长数据两部分；将所述的定长数据存储在所述的地图信息存储装置中，构成一个定长数据的数据表或者结构数组，根据所述定长数据的数据表记录号或者结构数组下标标号确定该地图要素的ID；根据该地图要素ID将与该地图要素相关的变长数据存储到所述的地图信息存储装置中，构成变长地图数据的存储区。
由于地图数据中包含大量的变长数据，导航路径计算等过程通常不需要使用这些变长数据。采用定长数据和变长数据分别存储的方法，不仅可以提高存储效率，还可以减少数据的集中传输，提高地图数据服务段的响应速度。
本发明的目的之一是通过地图数据应用端地图数据的动态增量更新，实现地图数据应用端的电子地图始终与地图数据服务端保持一致。一种较好的获取需要动态增量更新的地图要素ID的方法是通过以下步骤实现的在地图数据服务端，根据城市交通和服务设施的改变进行地图数据更新过程中，对于原有地图要素中数据记录有变更的地图要素和新增加的地图要素，修改其更新状态标志；根据地图要素的更新状态标志提取的数据记录有变更的地图要素ID和新增加的地图要素ID，作为上述步骤c所述的地图要素ID。
地图数据应用端只要依照上述步骤d至h，选择更新本地存储器中尚未更新的地图数据，就可以实现地图数据的动态增量更新。
在地图数据应用端地图数据不完整或者完全没有本地地图数据的情况下，地图数据应用端借助通讯手段，通过网络获取或更新动态导航用电子地图数据是本发明的另一个目的。为了实现这一目的，地图数据应用端需要通过网络规划路径并获取沿途的导航地理数据。一种较好的获取需要的导航电子地图数据的地图要素ID的方法，可以通过以下步骤实现地图数据应用端通过通讯网络向地图数据服务端发出导航地理信息服务检索请求；地图数据服务端根据地图数据应用端的检索请求，在地图数据服务端地图的信息存储装置中完成地图信息的检索，并且根据需要进行导航路径规划；地图数据服务端从检索获得的结果中提取与本次检索结果相关的地图要素ID，作为上述步骤c所述的地图要素ID。
地图数据应用端只需要根据检索获得的地图要素ID及其更新状态更新本地存储器中不存在的或者尚未更新的地图数据，就能获得完整的规划路径沿途导航地理数据，实现网络动态导航。
本发明的第三个目的是通过选择性的地图数据更新，节省地图下载服务的通讯费用。一种较好的地图数据下载方法是仅下载地图数据应用端缺少的地图数据，步骤c所述的地图要素ID是依照以下步骤提取的地图数据应用端通过通讯网络向地图数据服务端发出下载电子地图的请求；地图数据服务端根据地图数据应用端的下载请求，在地图数据服务端地图的信息存储装置中找到可供下载的地图数据；地图数据服务端从可供下载的地图数据中选择提取于本次下载内容相关的地图要素ID，作为上述步骤c所述的地图要素ID。
从上述说明可以清楚地看出，利用本发明的电子地图数据存储与更新的方法可以实现电子地图的动态增量下载和更新。移动导航终端可以利用本发明的方法实现动态网络导航，用户不必等待全部地图数据下载完毕，就可以开始使用导航功能。移动导航终端的用户经常会临时开车到没有本地电子地图的陌生城市，采用本发明的方法，用户可以通过地图数据服务端快速下载于本次行车路径相关的电子地图数据，获得动态导航的便利。每次下载的数据都可以累积保存在地图数据应用端的地图信息存储装置中，不需要重复传输已经下载过的数据。电子地图动态增量更新的方法更可以使电子地图始终保持最新状态，可以大大提高导航路径计算的准确性。传统的电子地图数据更新的方法通常采用整体更新的办法，但是，由于道路交通设施的建设通常都是局部施工，发生变化的地图要素在全部地图要素中通常仅占很小的百分比，整体更新的办法必然包含大量数据的重复传输。采用本发明的电子地图数据存储与更新方法，由于地图数据下载更新过程传输的是经过筛选的数据，避免了数据的重复传输，可以显著降低地图数据更新的通讯量，节约通讯的时间和费用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是ISO148252004国际标准规定的地理数据文件(GDF)总模型。
图2是包含5个路口结点和4个路段的局部地图示意图。
图3和图4是一种适用于动态增量更新的地图要素存储文件结构图。
图5是电子地图数据存储与更新方法的程序流程图。
图中1～5是代表路口的地图要素(拓扑点要素)，6～9是代表路段的地图要素(拓扑线要素)。
具体实施例方式
图1所示为ISO148252004国际标准规定的地理数据文件(GDF)总模型，根据该模型，地图上的各种地理信息都可以用要素、要素的属性和要素之间的语义关系来表示，每一项这样的地图要素又可以使用其自身的标识代码(ID)来唯一代表。一个城市的地图可能包含成千上万个的地图要素。虽然随着道路交通设施的建设某些地图要素需要改变，每天发生变化的地图要素在全部地图要素中所占的比例通常是很小的。根据地图数据变化的这一特点，本发明提出了一种适用于动态增量更新的地图要素存储文件结构。为了简便起见，这里以图2所示的包含5个路口结点和4个路段的局部地图为例，说明本发明的具体实施方式
。
图3和图4是所表达的是图2所示路口的地图要素在存储装置中的存储文件的结构示意图。作为示例，本实施例忽略了与本专利说明无关的其它要素，仅包含了表示5个路口结点和4个路段的9个地图要素。本实施例中的9个地图要素数据，分为用于导航路径计算的定长数据和与导航计算无关的变长数据两部分。定长数据存储在地图信息存储装置中，构成图3所示的定长数据表，该表可以是数据库中的数据表，也可以构成计算机程序中的结构数组。为了便于理解，本实施例中的地图要素ID是用字母加上定长数据表的记录号(行号)构成的记录号之前加上代表国家“中国”的“CN”和代表城市“上海”的“SH”，再加上代表节点的字母“N”或者代表路段链接的字母“L”。在另外的实施方式中，使用纯数值型的地图元素ID可能更便于地图数据的处理。根据已经确定的地图要素ID存储与该地图要素相关的变长数据，可以构成图4所示的变长地图数据存储区。变长数据和定长数据之间的对应关系可以通过地图要素ID确定，也可以通过数据指针、记录号、索引文件或其他方式确定。在本实施例中，变长数据和定长数据之间通过数据指针建立对应关系。
在图3的示例中，地图元素的更新状态是使用地图数据的更新日期表示的。在另外的实施方式中，还可以采用更新版本序号或其他方式表示地图元素的更新状态。除了更新状态之外示例中的定长数据仅包含两个数据项，变长数据也仅包含了各路口的路段连接关系、路段所属路名、起止门牌号、路段CNSHL00006的折线数据等。在实际的导航电子地图数据中，通常还需要包含更多的数据，例如构成检索树或数据链表的连接关系数据、地图要素的地域隶属关系数据等等。
本实施方式仅提供了一种确定地图要素ID的可行的方法，在实际的地图数据处理技术中，确定地图要素ID还可以采用各种通用的方法，例如，人工编码的方法，构造Hush函数计算的方法等。图3的定长数据作为变长数据中的字段，合并到图4的变长数据结构中，构成统一的变长结构地图数据文件或数据库。
图5是实现本发明的电子地图数据存储与更新方法的一个程序流程图。在图5中，步骤a和步骤b是在地图数据服务端进行的，这两个步骤可以确定地图要素的ID并建立可供查询的地图数据存储装置。这两个步骤中的编码过程和存储过程可以采用各种现有技术的方法，也可以采用本发明说明书附图3和附图4描述的方法；通过这两个步骤可以建立地图要素与地图数据存储装置存储的数据之间的关联。
步骤c是地图要素的检索过程，该过程利用常规的数据库检索或数据文件搜索等地理信息检索技术，从地图数据服务端的地图信息存储装置中提取一项或多项地图要素及地图要素之间关系的数据，并且获得相关的地图要素ID及其更新状态。步骤c可以由地图数据服务端发起，也可以由地图数据应用端发起。一种典型的由地图数据服务端发起的地图要素检索过程是地图数据的更新过程，这种更新可以包括道路交通设施的发展建设引起的地图要素的改变，也可以包括由于交通管理措施引发的地图要素及其关系的改变，例如单向行驶或禁止通行规则的改变。更多的地图要素检索过程是由地图数据应用端发起的，最典型的例子是移动导航终端向地图数据服务端发出动态导航路径规划的检索请求，地图数据服务端根据用户检索要求从地图信息存储装置中提取出与用户行车路径相关的地图要素。步骤c从地图数据存储装置中提取出可供更新的地图要素ID及其更新状态，通过步骤d传送到地图数据应用端。步骤d所传送的数据只需包含可供更新的地图要素ID及其更新状态，不需要包含地图要素的主体数据。
步骤e是地图数据应用端的判断过程，该步骤是把步骤d获得的可供更新的地图要素ID及其更新状态与存储在应用端的地图要素ID及其更新状态进行比较，找出地图数据应用端的地图信息存储装置中不存在或者更新状态不同的地图要素ID，作为需要更新的地图要素ID，通过步骤f传送回地图数据服务端。步骤f所传送的数据只需包含需要更新的地图要素ID，不需要包含地图数据应用端已有的并且经过更新的地同要素的ID，也不需要包含地图要素的更新状态。
步骤g是地图数据的传输过程，地图数据服务端根据步骤f获得的需要更新的地图要素ID，从步骤c提取的地图要素及地图要素之间关系的数据中筛选出需要更新的数据，传输到地图数据应用端。步骤g传输的是根据地图数据应用端返回的地图要素ID筛选出来的地图要素数据。
步骤h是地图数据应用端保存更新数据的过程，地图数据应用端将步骤g得到的地图要素和地图要素之间关系的数据及其更新状态存储到本地的地图信息存储装置中相应的存储区。对于地图数据应用端的地图信息存储装置中原来不存在的地图要素，根据地图要素ID建立新的数据记录；对于地图数据应用端原来已有但更新状态与地图数据服务端不同的地图要素，用新的数据替换原有的数据，使电子地图始终保持最新状态。
权利要求
1.一种电子地图数据存储与更新的方法，包括以下步骤a)对电子地图数据中的地图要素编码，确定地图要素的ID；b)根据地图要素ID将地图要素及地图要素之间关系的数据存储到地图数据服务端的地图信息存储装置中相应的存储区；c)从地图数据服务端的地图信息存储装置中提取一项或多项地图要素及地图要素之间关系的数据，并且获得相关的地图要素ID及其更新状态；其特征是所述电子地图数据存储与更新方法还包括以下步骤d)地图数据服务端利用通讯网络将步骤c提取的地图要素ID及其更新状态，传输到地图数据应用端；e)将通过步骤d获得的地图要素ID及其更新状态与存储在所述地图数据应用端的地图信息存储装置中的地图要素ID及其更新状态进行比较；f)根据步骤e的比较结果选取需要更新的地图要素ID，利用通讯网络将需要更新的地图要素ID传输到地图数据服务端；g)在地图数据服务端，根据步骤f获得的地图要素ID，从步骤c提取的地图要素及地图要素之间关系的数据中选择需要更新的数据，传输到地图数据应用端；h)根据地图要素ID将步骤g得到的地图要素和地图要素之间关系的数据及其更新状态存储到地图数据应用端的地图信息存储装置中相应的存储区。
2.如权利要求1所述的电子地图数据存储与更新的方法，其特征是步骤a所述地图要素ID是依照以下步骤确定的将所述的地图要素数据存储在所述地图数据服务端的地图信息存储装置中，构成一个地图要素数据库或者数据表；获取每个地图要素在所述的地图要素数据库或者数据表中的记录号，以该记录号为基础生成该地图要素的ID。
3.如权利要求1所述的电子地图数据存储与更新的方法，其特征是步骤a所述地图要素ID是依照以下步骤确定的将所述的地图要素数据存储在所述地图数据服务端的地图信息存储装置中，构成一个结构数组或者矩阵；获取每个地图要素在所述的结构数组或者矩阵中的下标标号，以该下标标号为基础生成该地图要素的ID。
4.如权利要求1所述的电子地图数据存储与更新的方法，其特征是步骤a所述地图要素ID是依照以下步骤确定的将所述的地图要素数据分为可用于导航路径计算的定长数据和与导航计算无关的变长数据两部分；将所述的定长数据存储在所述的地图信息存储装置中，构成一个定长数据的数据表或者结构数组；根据所述定长数据的数据表记录号或者结构数组下标标号确定该地图要素的ID，并且根据该地图要素ID将与该地图要素相关的变长数据存储到所述的地图信息存储装置中，构成变长地图数据的存储区。
5.如权利要求1、2、3或4所述的电子地图数据存储与更新的方法，其特征在于地图的更新过程是由地图数据服务端发起的，步骤c所述的地图要素ID是依照以下步骤提取的地图数据服务端进行地图数据更新过程中，对于原有地图要素中数据记录有变更的地图要素和新增加的地图要素，修改其更新状态标志；地图数据服务端根据地图要素的更新状态标志提取的所有数据记录有变更的地图要素ID和新增加的地图要素ID，作为上述步骤c所述的地图要素ID。
6.如权利要求1、2、3或4所述的电子地图数据存储与更新的方法，其特征在于地图的更新过程是由地图数据应用端发起的，步骤c所述的地图要素ID是依照以下步骤提取的地图数据应用端通过通讯网络向地图数据服务端发出地理信息服务检索请求；地图数据服务端根据地图数据应用端的检索请求，在地图数据服务端地图的信息存储装置中完成检索；地图数据服务端从上述检索获得的结果中提取与本次检索结果相关的地图要素ID，作为上述步骤c所述的地图要素ID。
7.如权利要求1、2、3或4所述的电子地图数据存储与更新的方法，其特征在于地图的更新过程是由地图数据应用端发起的，步骤c所述的地图要素ID是依照以下步骤提取的地图数据应用端通过通讯网络向地图数据服务端发出下载电子地图的请求；地图数据服务端根据地图数据应用端的下载请求，在地图数据服务端地图的信息存储装置中找到可供下载的地图数据；地图数据服务端从可供下载的地图数据中选择提取于本次下载内容相关的地图要素ID，作为上述步骤c所述的地图要素ID。
全文摘要
一种电子地图数据存储与更新的方法，根据地图要素ID存储地图数据并且利用地图要素ID筛选需要下载的地图数据，可以实现电子地图的动态增量下载和更新。用户可以通过地图数据服务端快速下载于本次行车路径相关的电子地图数据，获得动态导航的便利。电子地图动态增量更新的方法更可以使电子地图始终保持最新状态，可以大大提高导航路径计算的准确性。由于地图数据下载更新过程传输的是经过筛选的数据，避免了数据的重复传输，可以显著降低地图数据更新的通讯量，节约通讯的时间和费用。
文档编号G06F17/30GK1570565SQ200410018119
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月8日 优先权日2004年5月8日
发明者曲声波, 郑纲 申请人:上海科臻投资咨询有限公司