专利名称：道路逻辑模型及其制作方法
技术领域：
本发明涉及道路逻辑模型及其制作方法，尤其涉及基于地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)的道路逻辑模型的制作方法及由该制作方法创建出来的能够进行快速检索的道路逻辑模型。
背景技术：
地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。(a)基于GIS的道路网络模型地理信息系统数据模型表达主要有:点、线、面三种。在城市道路网路模型中，需要通过GIS点模型来描述高速入口点、高速出口点、高速分歧点、普通道路交叉点、兴趣点信息，用线模型来描述道路信息。该模型由结点、道路、兴趣点(Point of Interest,简称POI)等构成。(a-Ι)结点结点具有唯一的编号，是两条或多条道路的交点。并可将结点类型(高速入口、高速出口、高速分歧、普通道路交叉点、格网边界点等)，交通规制、接续道路编号列表等信息记录在属性数据中。(a-2)道路道路同样具有唯一的编号，是由结点分割的真实道路的一段。并可将道路类型(高速道路、匝道、普通道路等)、道路等级(根据道路类型和道路宽度设定的道路重要性等级。等级越高，重要性越高)、道路长度、道路名称、道路行驶方向、两个连接结点的编号(第一个结点为起点、第二个结点为终点，起点到终点的方向就是道路行驶方向)、连接兴趣点编号列表等信息记录在属性数据中。(a-3)高速兴趣点高速兴趣点同样具有唯一的编号，是高速道路两边具有某些特定功能设施的地点。并可将兴趣点类型(加油站、停车场、休闲餐厅等)、经纬度坐标、相邻道路编号、相邻结点编号、到相邻结点的距离等信息记录在属性数据中。(a-4)高速信息列表高速沿线上关于高速特殊结点服务区SAPA、高速分歧JCT、高速出入口 IC的信息的列表，信息内容包括:结点顺序号，当前位置到结点的距离(实际计算)，到下一结点的距离，转向，POI属性， 分歧到达的另外高速线路信息等等。
(b)城市道路模型上的最短路径计算(b-Ι)道路模型的变换上述由格网、结点、道路、兴趣点组成的道路模型可以很容易的变换为一张有向图。将结点、兴趣点抽象为点，将道路抽象为有向弧段，这样就形成一张有向图。这张图由若干以格网为单位的子图拼成。(C)卫星定位及道路匹配(c-Ι)通过车载GPS (全球定位系统)接收器，接收到卫星信号，并计算出当前车辆的经纬度。(c-2)根据汽车的经纬度和道路网络数据，将车辆匹配到一条道路上。然而，目前使用的高速信息列表检索和显示方法仅是一种性能较差且单一的实现方法。该传统方法需·要完全依靠原有道路路网为模型，加载所有网格的数据，并以弧段或结点为边进行反复递归的有向探索，并最终获取到高速信息列表。因此，该传统方法存在如下的缺点:第一，在原有的路网模型中加入高速公路，数据编译代价比较大，因此高速信息内容变动影响到道路地图数据的全部编译。第二，在传统的导航系统中，当需要获取高速公路整条线路的信息列表时，性能代价比较大。高速公路跨越往往几百甚至上千公里，需要加载大量的网格数据，然后以结点或边不断地向前递推到高速公路的出口，在当前主流大众化的车载导航系统中，其性能及内存消耗问题表现尤为关出。第三，在传统的导航系统中，无法支持引导过程中自动提示高速信息列表的功能，而往往需要人手工干预界面，才能获取高速信息列表内容，其安全性欠佳。第四，在传统的导航系统中，也不支持高速公路网络的周边检索功能。利用传统的POI周边检索功能无法搜索周围高速公路入口和线路基本状况。第五，当高速公路出现复杂的分歧路段(或JCT分流)时，无法快速查询到其他可选的高速公路线路信息而需要漫游整个地图，操作起来很不方便。
发明内容
技术问题需要提供一种道路逻辑模型及其制作方法，以至少部分地解决如上提及的几个缺点。技术方案根据本发明的第一方面，提供了一种道路逻辑模型的制作方法，所述道路逻辑模型包括相互之间存在结点的至少一条道路。所述制作方法包括:步骤A.为所述道路统一编号和命名；步骤B.建立所述道路的各弧段与所述道路之间的关联；步骤C.建立所述道路和道路结点之间的一对多的关联；以及步骤D.建立道路结点和道路兴趣点之间的关联以创建道路本线表。优选的，所述步骤A包括:步骤A-1.输入所采集的特定范围内的道路的名称列表；步骤A-2.建立道路名称列表并以名称字段创建索引；步骤A-3.读入一道路名称并判断是否重复；步骤A-4.如果不重复，则增加道路ID;步骤A-5.将包含道路名称、道路名称ID、道路ID的关系记录插入到所述名称列表中。读入下一个道路名称并重复执行步骤A-3至步骤A-5的处理。优选的，所述步骤B包括:步骤B-1.建立道路弧段与道路之间的关系表；步骤B-2.获取一条新的道路并对所述道路的原始弧段进行网格化切分；步骤B-3.对跨越网格的同一弧段的不同几何要素顺序编号；步骤B-4.以弧段的起始结点在道路中的顺序号作为弧段几何要素在所述道路上的位置顺序；步骤B-5.将包含弧段几何要素网格号、跨网格的顺序号、道路ID、道路上的位置的关系记录插入所述道路弧段与道路之间的关系表；以及步骤B-6.对弧段几何要素所属的网格号建立索引。获取下一个道路并重复执行步骤B-2至步骤B-6的处理。优选的，所述步骤C包括 :步骤C-1.装载所采集的道路弧段和道路结点之间的拓扑关系；步骤C-2.建立道路结点表，并选取一条道路；步骤C-3.根据不同的线点拓扑关系，标记出不同的结点类型；步骤C-4.将包含顺序号、类型分类ID、结点坐标、进入弧段ID、到下一个结点的距离的结点信息插入到所述道路结点表中；步骤C-5.判断结点是否属于分歧路段的合流，如果是合流结点，则记录其他道路的ID ;步骤C-6.将包含道路ID、结点顺序号的关系记录插入到所述道路本线表中。获取下一个道路并重复执行步骤C-2至步骤C-6的处理。优选的，所述步骤D包括:步骤D-1.装载原始结点的属性数据，并建立道路结点与道路兴趣点的关系表；步骤D-2.读入结点数据，并将包含名称、坐标、兴趣点分类的属性数据存入道路兴趣点表；以及步骤D-3.将包含道路ID、结点顺序号、类型分类编号、兴趣点编号的关系记录存入到所述道路结点与道路兴趣点的关系表中。获取下一个结点数据并重复执行步骤D-2至步骤D-3的处理。根据本发明的第二方面，提供了一种由上述道路逻辑模型制作方法制作出来的道路逻辑模型。优选的，利用所述道路逻辑模型，在道路引导过程中，自动地、或通过输入道路名称、或基于网格索引方法来检索道路息。有益效果本发明有效地避免了基于路网模型的高速信息中存在的难以维护，编译效率低，检索速度慢等缺点，同时采用快速高速信息列表的多检索方式(周边检索、输入线路名检索、引导进入高速公路自动检索和提示)为导航用户提供了丰富灵活的引导内容和位置服务，而且大大改善了道路逻辑模型系统的性能。
图1是描绘了根据本发明实施例的道路逻辑模型的示意图；图2是描绘了根据本发明实施例的高速公路数据关联表，其中示出了高速线路、闻速公路弧段、闻速名称、闻速结点、闻速兴趣点之间的关系；图3是描绘了根据本发明实施例的道路逻辑模型的制作方法的流程图；图4是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S301的详细流程图5是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S302的详细流程图；图6是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S303的详细流程图；图7是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S304的详细流程图；图8是描绘了根据本发明的第二实施例的在引导过程中自动地检索高速信息方法的流程图；图9是描绘了根据本发明的第三实施例的通过输入高速线路名来检索高速信息方法的流程图；以及图10是描绘了根据本发明的第四实施例的基于网格索引来检索高速信息方法的流程图。
具体实施例方式下面，将会参考附图，详细说明本发明的各个实施例。道路逻辑樽型首先，请参考图1，图1是描绘了根据本发明实施例的道路逻辑模型的示意图。如图1所示，根据本发明实施例的道路逻辑模型包括高速公路弧段与高速本线之间的关联关系、属性数据与高速兴趣点之间的关联关系等。图2是描绘了根据本发明实施例的高速公路数据关联表，其中示出了高速线路、闻速公路弧段、闻速名称、闻速结点`、闻速兴趣点之间的关系。当然，本领域技术人员可以理解的是，图1和图2所示的道路逻辑模型仅是示意性的而非限定性的，还可以根据实际需要进行适当的修改或补充。下面，参考图3-7来描述根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法。_2] 第一实施例:道路逻辑模型的制作方法图3是描绘了根据本发明实施例的道路逻辑模型的制作方法的流程图。如图3所示，该道路逻辑模型的制作方法具体包括如下步骤。步骤S301，对高速线路统一编号和命名。具体的，如图4所示，该步骤S301还包括:图4是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S301的详细流程图。依次获取全国的高速公路名称，对高速线路的进行编号(步骤S401)，然后，保存名称文本和高速线路编号关系记录到名称表中，高速线路的编号例如是上一条线路的顺序编号加1，第一条线路编号例如是1，每一次建立一条关系记录，必须对名称排重，防止录入数据的重复(步骤S402至S404)。输入下一个名称数据直到所有名称录入完毕(步骤S405)。步骤S302，建立高速公路弧段等几何要素到高速公路线路的关联。具体的，如图5所示，该步骤S302还包括:图5是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S302的详细流程图。取一条高速线路,对每一条高速公路上对应的原始弧段，并对原始弧段的按照网格边界切分几何线要素(例如包括网格号，所对应的弧段ID，几何要素顺序号)，建立弧段几何线要素、高速线路ID和高速线路上的顺序编号(与高速线路结点编号对应)之间的关系记录，并将结果存入到高速公路弧段-高速线路关系表中(步骤S501至S506)。循环取得下一条高速线路，直到所有的高速公路弧段处理完毕(步骤S507)。步骤S303，建立高速公路本线和高速结点的一对多的关联。具体的，如图6所示，该步骤S303还包括:图6是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S303的详细流程图。取一条高速线路，对每一条高速公路上对应的结点的编号，记录坐标、类型、以及到下一个结点的距离等。本结点到下一个结点的距离等于以该结点为起点对应的弧段的长度。对于高速分歧类型结点，需要记录分歧通达的其他高速本线的编号信息(步骤S601至S606)。循环处理直到所有的高速线路建立完与各节点之间的关联(步骤S607)。步骤S304，建立高速公路结点和POI的关联。具体的，如图7所示，该步骤S304还包括:图7是描绘了根据本发明的第一实施例的道路逻辑模型的制作方法中的步骤S304的详细流程图。该步骤S304首先将同一个结点多个属性保存到高速POI关系表中，并通过该关系表(即，高速结点-POI关系表)记录高速结点和POI之间的关联(步骤S701至 S704)。下面，参考图8来描述根据本发明的第二实施例的在引导过程中自动地检索高速息方法。 第二实施例:自动检索高速信肩、方法图8是描绘了根据本发明的第二实施例的在引导过程中自动地检索高速信息方法的流程图。如图8所示，首先，检测系统状态是否处于导航状态，否则自动检索任务挂起(步骤S801)。接下来，获取例如GPS位置，匹配道路，并取得例如道路类型(步骤S802)。如果当前道路是普通道路，下一规划路径的道路是高速路段，则为高速入口，检索状态置位；否则执行下面的判断(步骤S803)。如果当前道路是高速JCT，下一规划路径道路是高速路段类型，则检索状态置位(步骤S804)。如果检索事件置位，根据高速弧段-高速线路关系获取高速线路和前方结点数据(步骤S805)。实际测算当前位置到各结点的距离，并显示结点编号、当前位置到该结点距离、到下一结点的距离、POI名称列表、到下一个结点转向等(步骤 S806)。下面，参考图9来描述根据本发明的第三实施例的通过输入高速线路名来检索高速息方法。第三实施例:通过输Λ高速线路名的检索高速信肩、方法图9是描绘了根据本发明的第三实施例的通过输入高速线路名来检索高速信息方法的流程图。如图9所示，首先，输入高速公路名称，即可检索到高速本线编号(步骤S901)。接下来，根据高速本线编号获取本线上的各个结点(步骤S902)。根据当前位置，计算到高速本线的各个结点的实际距离，并由近到远的顺序显示结点信息列表(步骤S903)。用户查看该列表，并选中某结点(步骤S904)。最后，显示结点POI属性列表或分歧指向的另外高速本线信息(步骤S905)。下面，参考图10来描述根据本发明的第四实施例的基于网格索引来检索高速信息方法。
_5] 第四实施例:基于网格索引的检索高速信肩、方法图10是描绘了根据本发明的第四实施例的基于网格索引来检索高速信息方法的流程图。如图10所示，首先，判断道路是否属于高速路段，是则直接加载高速信息列表，并结束；否则执行下面的流程(步骤S1001)。接下来，确定地理空间搜索矩形区域，选出相交的网格(步骤S1002)。以网格号，查询弧段几何要素-高速线路表，获得高速线路表(步骤S1003)。再次筛选，仅对周边附近有高速IC入口高速线路选入(步骤S1004)。对选中的高速线路结点，精确计算哪些结点是否在搜索矩形区域内(步骤S1005)。最后，按照距离由近到远的顺序获取高速线路名、高速IC入口位置、距离等组成的结果集合(步骤S1006)。尽管给出一些实施例，但本发明并不限于此。本领域技术人员基于本发明实施例的任何变形、修改，都不会背离 本发明所限定的权利要求的范围。
权利要求
1.一种道路逻辑模型的制作方法，所述道路逻辑模型包括相互之间存在结点的至少一条道路，其特征在于，所述制作方法包括: 步骤A.为所述道路统一编号和命名； 步骤B.建立所述道路的各弧段与所述道路之间的关联； 步骤C.建立所述道路和道路结点之间的一对多的关联；以及 步骤D.建立道路结点和道路兴趣点之间的关联以创建道路本线表。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤A包括: 步骤A-1.输入所采集的特定范围内的道路的名称列表； 步骤A-2.建立道路名称列表并以名称字段创建索引； 步骤A-3.读入一道路名称并判断是否重复； 步骤A-4.如果不重复，则增加道路ID ；以及 步骤A-5.将包含道路名称、道路名称ID、道路ID的关系记录插入到所述名称列表中。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，读入下一个道路名称并重复执行步骤A-3至步骤A-5的处理。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤B包括: 步骤B-1.建立道路弧段与道路之间的关系表； 步骤B-2.获取一条新的道路并对所述道路的原始弧段进行网格化切分； 步骤B-3.对跨越网格的同一弧段的不同几何要素顺序编号； 步骤B-4.以弧段的起始结点在道路中的顺序号作为弧段几何要素在所述道路上的位置顺序； 步骤B-5.将包含弧段几何要素网格号、跨网格的顺序号、道路ID、道路上的位置的关系记录插入所述道路 弧段与道路之间的关系表；以及步骤B-6.对弧段几何要素所属的网格号建立索引。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，获取下一个道路并重复执行步骤B-2至步骤B-6的处理。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤C包括: 步骤C-1.装载所采集的道路弧段和道路结点之间的拓扑关系； 步骤C-2.建立道路结点表，并选取一条道路； 步骤C-3.根据不同的线点拓扑关系，标记出不同的结点类型； 步骤C-4.将包含顺序号、类型分类ID、结点坐标、进入弧段ID、到下一个结点的距离的结点信息插入到所述道路结点表中； 步骤C-5.判断结点是否属于分歧路段的合流，如果是合流结点，则记录其他道路的ID ;以及 步骤C-6.将包含道路ID、结点顺序号的关系记录插入到所述道路本线表中。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，获取下一个道路并重复执行步骤C-2至步骤C-6的处理。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤D包括: 步骤D-1.装载原始结点的属性数据，并建立道路结点与道路兴趣点的关系表； 步骤D-2.读入结点数据，并将包含名称、坐标、兴趣点分类的属性数据存入道路兴趣点表；以及 步骤D-3.将包含道路ID、结点顺序号、类型分类编号、兴趣点编号的关系记录存入到所述道路结点与道路兴趣点的关系表中。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，获取下一个结点数据并重复执行步骤D-2至步骤D-3的处理。
10.一种由根据权利要求1-9中任一项所述的道路逻辑模型制作方法制作出来的道路逻辑模型。
11.根据权利要求10所述的道路逻辑模型，其特征在于，利用所述道路逻辑模型，在道路引导过程中，自动地、或 通过输入道路名称、或基于网格索引方法来检索道路信息。
全文摘要
提供了一种道路逻辑模型及其制作方法。该道路逻辑模型包括相互之间存在结点的至少一条道路。该道路逻辑模型的制作方法包括步骤A.为所述道路统一编号和命名；步骤B.建立所述道路的各弧段与所述道路之间的关联；步骤C.建立所述道路和道路结点之间的一对多的关联；以及步骤D.建立道路结点和道路兴趣点之间的关联以创建道路本线表。本发明有效地避免了基于路网模型的高速信息中存在的难以维护，编译效率低，检索速度慢等缺点，同时采用快速高速信息列表的多检索方式为导航用户提供了丰富灵活的引导内容和位置服务，而且大大改善了道路逻辑模型系统的性能。
文档编号G06F17/30GK103246650SQ20121002261
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者胡守兴, 沙海 申请人:北京四维图新科技股份有限公司