专利名称：空间信息的电子地图平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空间信息的电子地图平台，尤指一种可使各种移动式产品，通过无线通信技术传输数据流的电子地图平台。
背景技术：
随着信息、通信技术的发展，人类生活更丰富、更方便、更多采多姿。地理信息系统是空间分析决策、查询展示的信息系统，伴随着信息通讯科技的进步，也有崭新的发展，如网际网络上地图查询及个人行动地图的开发等都有长足进步，对人类在空间上的活动分析决策有极大贡献。
透过全球定位系统GPS(Global PositioningSystem)、三角定位技术以及移动电话基站等几种方式对Cellular/PCS移动电话进行定位，已经较广泛的运用在国内移动服务上，则属移动电话基站的定位技术，这种定位技术通常需要两个以上的基站信号资料以进行定位，运作方式则是透过第一个基站的特殊天线以概估无线电波讯号来源，再利用第二、三个基站所获得的信号进一步求得较精准位置。因为此种定位方式技术不难且不需再额外花费，所以目前国内各行动系统相继推出移动定位服务，以满足不同用户的需求。此服务主要是由移动通讯用户以手机拨号或连结PDA，系统即能得知用户目前的地点，再提供相关资讯(如附近餐厅地点、价位或停车场位置等)给用户，成为另一种形态的移动商务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种空间信息的电子地图平台。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该空间信息的电子地图平台包括核心层、中介层和使用者层，其中核心层包括电子地图服务器、路径规划服务器、门牌定位服务器和索引服务器，所述的索引服务器与地图服务器、路径规划服务器、门牌定位服务器相连接，索引服务器直接从地图服务器、路径规划服务器、门牌定位服务器获取所需数据，而中介层包括有Web服务器、XML(eXtensibleMarkup Language)交换服务器、使用者资料库、及操作程序单元，操作程序单元直接与核心层连接，进行存储、读取等数据交换，操作程序单元连接使用者资料库，使用者资料库与处于中介层上端的XML(eXtensible MarkupLanguage)交换服务器连接，而XML(eXtensible MarkupLanguage)交换服务器与处于中介层顶端的Web服务器连接，所述使用者层为一使用者终端，其通过Internet与中介层的Web服务器连接。
图1本发明的地图平台架构图；图2本发明的多执行绪示意图；图3本发明的导航接口示意图；图4本发明的路径导引示意图；图5本发明的地标查询资料显示图；图6本发明的路径资料显示图；图7本发明的定位资料显示图；图8本发明的路口转弯语音提示图；附图标注1 核心层11 电子地图服务器111 空间数据模块文字112 资料模块1111 搜寻引擎
1112 几何属性数据1113 向量资料1114 影像资料1121 自订文字资料搜寻引擎1122 ADO、ODBC数据库12 路径规划服务器121 短路径运算模块122 多目标点路径分析运算模块123 车辆路线排程运算模块13 门牌定址服务器14 索引服务器15 地图引擎2 中介层21 Web服务器22 XML交换服务器23 使用者数据库24 操作程序单元241 路径规划操作程序242 电子地图操作程序243 门牌定位操作程序3 使用者层
具体实施例方式请参阅图1至图8所示，为本发明的地图平台架构图、多执行绪示意图、导航接口示意图、路径导引示意图、地标查询资料显示图、路径资料显示图、定位资料显示图、路口转弯语音提示图。如图所示本发明一种空间信息的电子地图，其由一核心层1、中介层2及使用者层3所构成，在平台架构中，核心层1、中介层2与使用者层3之间的数据传输主要经由Internet作为数据传输管道，Internet的建立可以是有线或无线的方式，在此简介范围以无线为主。而无线传输除了考虑GSM、GPRS、CDMA等资料承载的传输方式，其次则需考量资料内容的编码方式。由于无线传输频宽与有线相比仍属较小，相对单位时间内只能传输较少的资料量，为使适地性服务又有人称为寻址服务、适地性服务(Location Based Service，LBS)整体服务具备实用性，适当针对数据压缩或编码使资料量变小，使单位时间内的传达资料量达到实用性的地步，再利用使用者接口程序及地图引擎沟通接口，与地图引擎沟通，攫取需要的地图内容，使显示装置完成地图的显示功能。由此可使各种行动式产品，结合无线通讯，提供行动装置设备利用无线传输资料流与使用者的要求媒合，而达到无论任何时间、任何地点、可以任意方式、完成任何作业的适地性要求。
上述核心层1由一电子地图服务器11、一路径规划服务器12、一门牌定位服务器13、以及一联系电子地图服务器11、路径规划服务器12、门牌定位服务器13的索引服务器14所构成，用以作为平台运算、记忆及处理，且该电子地图服务器11包括空间资料模块111及文字资料模块112，且该空间数据库模块111及文字数据库模块112配合有一地图引擎15，作为适地性服务又有人称为寻址服务、适地性服务(Location BasedService，LBS)的服务内容来源基准，以提供电子地图服务器11的整个地图供需运转，而该地图引擎15的机制，主要因应使用者层3对于地图显示的需求，经由无线或有线传输传达，经中介层2电子地图操作程序转化为地图服务器可以接收的要求格式，再传达到核心层的电子地图服务器，所产生的要求命令；经运算对等于要求的地图资料，反向回传至使用者层；而该空间资料模块111经由模块内所属的搜寻引擎1111找出相关的资料索引，用以查询几何属性资料1112、向量资料1113及影像资料1114等，该空间资料模块111包括空间资料的新增、删除、修改、范围查询、最近点查询等空间查询，加上文字资料查询等功能，达到文查图、图查文的双重资料提供与沟通，该文字资料模块112所属的自订文字资料搜寻引擎1121，或ADO、ODBC数据库1122连结，用以查询相关的文字资料，最后经由服务器整合空间与文字资料，回复使用者相关需求；该路径规划服务器12为路径规划运算的地方包括最短路径运算模块121、多目标点路径分析运算模块122及车辆路线排程运算模块123，而该三种运算模组织功能如下该最短路径运算模块121的功能为使用者希望知道从地图上的某一个地点运动到另外一个地点，应该行经哪些路径才能使行走的距离最短。此部分的功能运作，主要落在路径规划服务器12，当使用者经由使用者端的操作程序，对路径规划服务器12下达运算需求，服务器将在最快时间内，将结果回传至使用者端，并经由路径规划操作程序241显示结果。
该多目标点路径分析运算模块122的功能，为使用者需要知道所有欲拜访客户的顺序，以期能花最少的时间在各客户间的交通旅行时间，以便他有效地安排所有客户的拜访时间，而多目标点路径分析可以满足使用者于该方面的需求。
该车辆路线排程运算模块123的功能为使用者拥有一车队，每隔一段时间需要对其客户配送物品，需要获得各车辆的行经路线，以使在满足所有客户的情况下各车辆所经过的路线长度总和为最短，目的在使所有驾驶及车辆的有效被运用及节省燃料成本，路径规划服务器中的车辆路线排程服务将能满足使用者这方面的需求。
该门牌定位服务器13提供空间定位的方法，一般较常使用的方法为门牌寻址131(Addressmatching)，也就是利用门牌号码的地理位置透过特定的运算模式，计算出目标的坐标值。门牌号码可以准确的定位在建筑物内，对于以人为主的定位服务，具有较高的实用意义；而该空间定位透过指定坐标方式给予点、线、面空间对象地理上相对或绝对位置的程序。指定坐标值方式有直接给定坐标与间接给定坐标两种(如透过里程数、门牌号码)；而指定坐标型态则有确定式与机率式。
而索引服务器14为核心层中的电子地图服务器11、路径规划服务器12、门牌定位服务器13互相的信息沟通，该索引服务器14的转译与传达，方能完成整体工作，核心层1中各服务器因应各自的运作特性，而有自己的资料储存与排序方式，使得各服务器间没有共同的索引对应，索引服务器14则担负此沟通接口。例如，当操作程序依据使用者需要进行空间查询时索引服务器14产生各服务器对应的索引序号，将可以转译为其它服务器对应的对象资料，并因应要求，响应使用者需要的结果。或者路径规划服务器产生的一系列序号结果，可以经由索引服务器转译其需求，从而可获取自其它服务器的资料。
中介层2由一Web服务器21、一XML(eXtensibleMarkup Language)交换服务器22、一使用者数据库23、及一与上述电子地图服务器11、路径规划服务器12与门牌定位服务器13连结的操作程序单元24所构成，而该操作程序单元24由一路径规划操作程序241、一电子地图操作程序242、及一门牌定位操作程序243所构成，可分别对应电子地图服务器11、路径规划服务器12及门牌定位服务器13，获取依照要求应该得到的结果，而该中介层2用以作为转译XML为核心层1可认知的格式，而后经由操作核心层1的三个主要操作程序路径规划操作程序241、电子地图操作程序242、门牌定位操作程序243，操作对应的服务器，获取依照要求应该得到的结果；相对的，当核心层1运算结果要回传至使用者层3，也必须经过XML格式转换，再回传至使用者层3，并可提供网页信息，另外，可作为使用者身份认证的基础，确认其合法身份，方进行后续的要求工作；使用者层3可为一移动电话[Smartphone、WAP、Symbian]、计算机(个人或笔记型)、或个人数字助理器(PDA)，用以响应使用者操作，并将其工作要求转换为中介层2可接受的格式，经由网络传达其工作需求，并将中介层的回传结果转译，经由装置显示接口，显示为使用者可理解的表现方式，达到完成要求的目的；简单的说，使用者层3为操作程序，担负与使用者及远程沟通的接口。于是上述结构构成一全新的空间信息的电子地图平台。
而在空间资料模块111中，可规划图形编辑处理，即经由事先规划一系列的图案，并赋予其标示的意义。譬如可以用 符号表示医院、医护站等医护场所的类别，然后只要在地图上看到此标志就知其为医护场所，如此可以迅速的明了地图上的各种标示。前述所言主要说明点类型或区域型对象的图例制作原则归纳；相对的，一般道路、高速公路、铁路等线类型对象，使用相同原则，也可以制造出类型图例。以下整理具备图例制作的各类参数点像素此类型像素或又可称为地标，在一般地图显示多与区域型的面对象搭配显示。需求类型地标包括政府机构(如警消机关、县市政府等)、文教机构(如各级学校、体育场(馆)、文艺表演场所等)、金融机构(邮局、银行、证券期货交易所等)、游乐场所、一般商业场所(如百货公司、一般商业行号、餐饮店、书局、购物商场等)。
线像素此类型像素需求种类包括各级道路(如国道、省道、县市乡镇等各级道路)、铁路、交流道、高架桥。
面像素此类型像素部分与地标搭配使用，特别是具备区块型对象者(如学校)，都市内具备较多此类型对象。另一类为不规则型，如水系、县市乡镇界等。
适当的图例可使地图易于明了，并明确标示地理位置的表示含意，使阅读者可以在很短时间内获取该位置有意义的地图讯息，一来简化地图上使用过多图形而产生的复杂，二来可以尽量缩减在网络传输时资料量的传输大小，对于资料传递的效率有很大的帮助。
其次，依据事先定义好的图例，使用者在操作地图的过程中，可以经由在地图上定义新地标，自行定义新地标对使用者的定义，协助使用者记忆某些特殊地点所具有的特殊意义。譬如，亲朋好友的地址，将不再只是单纯的文字地址，配合地图可以更明确而丰富的显示该地址所表达的区域空间状况；而图例的种类，可用以分类表示各种不同性质的地址资料，如亲友、公务客户、商店、游憩点等等分类。另外还可以针对该地标增加相关的属性数据，譬如名称、联络电话、备忘等等属性资料，丰富诠释该位置所代表的各种意义，不仅只是单纯的空间标示而已。操作程序的操作接口也可以随时更新自订的各类地标属性资料，以期更人性且广泛的管理个人的联络人资料。
前述以个人使用的角度搭配地标型图例，引导出一系列的用途；相对的，图例并不仅止于地标或个人使用，譬如纪录城市中的各类管线，则是线类型图例，并以公务角度，提供另一种类型的可能应用，从而表现图例多重用途的多样性。
而当使用者使用地图时，装置上当时地图所显示的范围或地点未必是使用者感兴趣的位置，因此该空间数据模块111中的几何属性数据1112则提供查询机制让使用者经由此机制定位到想要的地图位置，为查询目的之一。此类查询多以关键词查询的方式，经由查询各种事先建立的文字数据库(如交叉路口、道路名称、地标等)，使地图可以定位至使用者需求的地点，此类型功能可简称为关键词查询；另一类型查询则是针对某一空间范围内，所存在的像素感兴趣。经由几种已知的几何算法完成相关功能目的，可简称为几何查询。
而查询与展示可视为一使用者传达其需求与获得相关讯息的流程；使用者层3的使用者操作程序，下达查询某类讯息的需求，经由有线或无线的方式连接网络，并续传达该需求至中介层2，经由中介层2的服务器操作程序，操作对应核心层中的服务器，运算得到结果，遵循相同的传达路径，回传至使用者层3的使用者操作程序，并经由其显示接口，显示使用者希望知道的讯息。
经由使用者查询所回传的结果，可能是文字资料或地图资料或两者都有。譬如想查询某两条道路的交叉路口，经由输入此两条道路的部分路名，以关键词查询的方式在核心层1运算后取得结果并回传使用者，此时符合条件的交叉路口可能不只一个(因为输入的是部分路名而非完整路名)，符合的结果以文字列表的方式条列，供使用者选择，选择的结果可以做立即定位，紧接着以地图的方式显示供使用者查看，此一操作过程可说明查询结果的用途及查询结果的表现方式。回传结果及使用过程指涉以下几个要点资料型态是文字或地图影像型态，此部份牵涉使用者端接口处理的步骤与原则，以及表现方式。
如何设计良好的操作者接口，提供使用者便利的使用经验，增加使用的粘着性。
避免多次传输影响系统使用的连贯性。
而当使用者操作使用者层3程序，经由网络传递使用需求，经由网络的方式传达至中介层2；使用者操作接口可能是个人计算机，也可能是行动装置(譬如个人数字助理(PDA)、行动电话等)，前者多依赖有线(譬如局域网络、ADSL等)方式与网络连接，后者多依赖无线传输连接网络。
无线传输在平台中扮演数据传输管道的角色，提供给使用者层3及中介层2的间资料传递的有线或无线通讯系统，这部分由有线或无线网络服务提供者(一般是电信公司，譬如中华电信等)提供联机服务，目前台湾可以提供这种双向数字数据传输的通讯系统有GSM、GPRS、CDMA。由于CDMA的涵盖率以及使用率偏低，因此，要能让一般民众都能使用的话目前只有GSM、GPRS系统。
而在无线网络传输连通的前提下，基于无线传输的频宽较小，使得如何在传输前将资料有效压缩，减少传输资料尺度的大小，并能在使用者端接收之后，进行解压缩，还原资料原貌，是另一个必须考量的重点。
资料的内容常常会有相当的重复性，例如在影像资料中相邻的两个影像点常常具有同样的颜色其亮度，或是在数据文件中常常会出现同样的字符(例如空格符)，这些都是可以由计算机中央处理器的运算来侦测到，并且用较为经济的方式来储存起来，这就是资料的压缩。一般来说文件的压缩第一要件就是要能够正确地还原，或者说是无失真的压缩，像是zip档案、lzh档案、arj档案、gif影像档案都是无失真压缩的范例，影像或是声音的压缩则比较可以容忍一些失真，因为人的感官不一定分辨得出原始的资料和还原的资料，像是JPEG影像档案、MP3音乐档案等等。而当然资料能够压缩的量有一个极限，不可能无限制的压缩，对于无失真的数据压缩而言，可以用信息论(Information Theory)来计算出这个极限，对于容许失真的压缩而言，其最主要的限制除了信息论之外就是使用者的要求了，例如使用者要求影像的品质越高，所能够压缩的量也就越少。另一方面，资料的压缩需要使用CPU的运算时间，如果需要非常多的时间来做压缩的话，那也许不如慢慢地让它直接透过网络来传送，这是一个效率最佳化的问题，通常随不同的应用环境而有不同的解决方式。
再者由于无线传输是一种资料传达的媒介或方式，当使用者层3的操作产生运算需求时，经由无线传输为媒介，将要求传达至中介层2，然而在同一时间内，中介层2服务器所接收的运算要求可能不仅止于一个，因为同一时间内的使用者并不唯一；换句话说，如何针对同时涌至的运算需求予以适当的进行工作排程，考量其要求的特性，决定是以同时执行或依序的排程进行工作。
以Windows操作系统为例，一般当使用个人计算机时，常会于Windows中执行数个程序，每一个同时执行中的程序，对Windows而言，称为一个行程(process)；如果一个程序本身必须再同时进行数项工作，而执行一段时间后再统合各工作结果，此处的工作就称为一个执行绪(thread)；如果将process的角色映照成Windows，则thread相当于对应Windows的process；由同一个执行程序同时执行多项工作，就可说此执行程序具备多执行绪的能力。而是否让执行程序具备多执行绪的能力，与执行程序的工作内容或性质有关，以程序撰写的角度，习惯上占用较少资源(如CPU运算时间、内存大小等)且重复性与独立性高的工作，适合以多执行绪方式处理，如此再同一时间内可以同时处理多项类型相似的工作。以使用者层所传达的要求，同一时间中，中介层可能接受数个甚至数种运算要求，多执行绪则可减少每一个使用者等待资料回传的时间。
如图2所示，使用者来源可能是各种终端装置，配合对应的使用者程序，传出运算要求(request)，经由以无线传输方式为媒介，网际网络为传达路径，向中介层2传达多个request；相对的，具备多执行绪的能力的中介层2服务器，因应多重使用者所传出的request，产生多个执行，在同一时间内，同时应付多个运算需求。使用者需求备分门别类之后，依照对应的功能在送达至核心层1相对的工作服务器，完成使用者的运算需求，并回传结果。
当然，如同中介层2会在同一时间内接收到多个使用者所发出的需求，核心层1中的服务器也一样会遇到相同的问题。当中介层2归类使用者运算需求时，其可能在同一时间内对同一个核心层1服务器发出运算要求，因而核心层1服务器当然也必须具备与中介层2服务器一样的多重执行绪能力，才能同时处理中介层2服务器同一时间内所发出的运算需求。
而目前以本发明的架构结合GPS接收器供应全台湾最新电子地图、路径规划、卫星导航及相关食衣住行育乐地标已完成的功能如下电子地图1.分段式地图缩放。
2.随想平移功能。
3.图面对象查询功能。
4.GPS行进间图随路转/地图自动缩放(如图3、图4所示)。
属性查寻依索引查询/依关键词查询/依分类查询/依位置查询/依交叉路口/依行政区查询/依坐标查询。(如图5所示)路径导引1.最佳路径规划(如图6所示)。
2.路径规划多段显示(TURN-BY-TURN)/总距离统计。
3.路径规划参数调整。
GPS显示1.GPS定位(全球卫星定位)支持/卫星状态显示(如图7所示)。
2.GPS行进轨迹显示。
贴心服务1.路口放大提示。
2.路口距离，目的地距离，预估到达时间。
3.语音提示(如图8所示)。
4.偏离航道自动重新规划。
5.使用者自建景点/管理/编辑。
权利要求
1.一种空间信息的电子地图平台，其特征在于包括核心层、中介层和使用者层，其中核心层包括电子地图服务器、路径规划服务器、门牌定位服务器和索引服务器，所述的索引服务器与地图服务器、路径规划服务器、门牌定位服务器相连接，索引服务器直接从地图服务器、路径规划服务器、门牌定位服务器获取所需数据，而中介层包括有Web服务器、XML(eXtensible Markup Language)交换服务器、使用者资料库、及操作程序单元，操作程序单元直接与核心层连接，进行存储、读取等数据交换，操作程序单元连接使用者资料库，使用者资料库与处于中介层上端的XML(eXtensible Markup Language)交换服务器连接，而XML(eXtensible Markup Language)交换服务器与处于中介层顶端的Web服务器连接，所述使用者层为一使用者终端，其通过Internet与中介层的Web服务器连接。
2.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该电子地图服务器包括空间资料模块及文字资料模块，且该空间数据库及文字数据库配合有一地图引擎，以提供电子地图服务器的整个地图供需运转。
3.根据权利要求2所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该空间资料模块经由模块内所属的搜寻引擎找出相关的资料索引，用以查询几何属性、向量、影像等资料。
4.根据权利要求2所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该空间资料模块包括空间资料的新增、删除、修改、范围查询、最近点查询等空间查询，加上文字文字资料查询等功能，达到文查图、图查文的双重资料提供与沟通。
5.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该文字资料模块所属的自订文字资料搜寻引擎，或ADO、ODBC数据库连结，用以查询相关的文字资料，最后经由服务器整合空间与文字资料，回复使用者相关需求。
6.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该路径规划服务器为路径规划运算的地方包括最短路径、多目标点路径分析及车辆路线排程三种运算模块。
7.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该门牌定位服务器为一提供空间定位的方法，利用门牌号码的地理位置透过特定的运算模式，计算出目标的坐标值。
8.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该索引服务器用以作为电子地图服务器、路径规划服务器及门牌定位服务器间互相的信息沟通及转译与传达。
9.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该操作程序单元由一路径规划操作程序、一电子地图操作程序、及一门牌定位操作程序所构成，可分别对应电子地图服务器、路径规划服务器及门牌定位服务器，获取依照要求应该得到的结果。
10.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该使用者层可为一移动电话。
11.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该使用者层可为一计算机。
12.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该使用者层可为一个人数字助理器(PDA)。
13.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该中介层、核心层与使用者层之间的数据传输主要经由Internet作为数据传输管道，该Internet的建立可为有线传输方式。
14.根据权利要求1所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该中介层、核心层与使用者层之间的数据传输主要经由Internet作为数据传输管道，而该Internet的建立可为无线传输方式。
15.根据权利要求14所述的空间信息的电子地图平台，其特征在于该无线传输可为GSM、GPRS、CDMA等资料承载的传输方式。
全文摘要
本发明涉及一种空间信息的电子地图平台，其包括核心层、中介层、使用者层，使用者层包括终端使用者所使用的操作接口及其对应的应用程序，经由位置提供来源确定使用者的所在位置，连同使用者操作应用程序所产生的查询要求，经由无线传输方式，以符合资料交换标准的XML(eXtensible Markup Language)格式传至资料中介层，中介层则将查询转换成核心层可以读取的格式，经由适当对应的查询工具，对电子地图服务器(Map Engine Server)、路径规划服务器(Routing Server)或门牌定位服务器(GeoCoding Server)进行查询操作，待查询结果产生，回传至中介层，再转为XML，依循要求来源回传结果。
文档编号H04L12/00GK1786946SQ200410096650
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月6日 优先权日2004年12月6日
发明者黄国纹 申请人:九福科技顾问股份有限公司