專利名稱：圖中點標注位置確定裝置、終端設備、系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖中點標注位置確定裝置、終端設備、系統(tǒng)及其確定方法，特別涉及一種用于網絡地理信息系統(tǒng)中的圖的點標注位置確定裝置、終端設備、系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
對圖上的點進行標注是一個傳統(tǒng)的研究課題，例如對地圖上的點進行標注是地圖學的一個經典問題，也是地理信息系統(tǒng)中的關鍵問題。所謂對圖上的點進行標注，舉個簡單地圖標注的例子來說，如中國地圖上所有的城市旁邊都標著其城市名字，這就是其標注。圖1給出北京附近某地區(qū)地圖，該地圖中的點都已被標注。但是該圖采用的標注方法不符合標注最優(yōu)的觀點如圖左上角的西三旗，點已經不在圖中了，不應該有標注；圖中的安家墳距離兩個點都很近，容易產生歧義；右下角的大望京點已經在圖外了，標注沒有意義。
一般來說，標注是為了便于用戶理解這個點的含義，因此標注通常都是離該點很近。那么可以選擇的位置就有很多，如圖2和圖3中各有4個位置可用于標注，稱為候選標注位置。還有其它多種候選標注位置供選擇，如圖2和圖3候選標注位置組合，或候選標注位置在點附近任意滑動，或任意轉動等等。
在選定了點的候選標注集合后，不同標注位置的選擇還要符合一定的美學觀點，如對圖2來說，1、2、3、4位置對人的視覺舒適度來說依次降低，因此，在可能的情況下，應盡量選擇視覺舒適度高的位置，這就造成了地圖點標注時的不同的候選標注位置具有不同的優(yōu)先權。上述所謂可能的情況是指圖4和圖5所顯示的情況如果一個點P的某一個候選標注位置P1有其它點(圖4)，或者該位置已被其它點確定為標注位置(圖5)，在P1位置對點P進行標注，顯示時對用戶來說，勢必造成理解障礙，因此，在評價地圖點標注位置確定方法時的評價準則包括在無重疊的情況下，標注盡可能多的點，并且盡可能地符合美學觀點。
在計算機上對圖進行瀏覽時，常常需要點的標注幫助理解圖的內容，例如在計算機上看地理信息系統(tǒng)中的地圖時，地理信息系統(tǒng)中存儲著地圖中點的坐標位置(如經緯度)，以及點的內容(即其標注)。當對該地圖在計算機上顯示時，根據顯示比例尺，顯示器大小和顯示標注字號確定出點的屏幕位置和標注需要的矩形空間大小(即圖2-圖5中矩形框的長和寬)，根據上述地圖點標注位置準則確定各點的標注位置，計算機屏幕上就可以顯示出地圖上的點和其內容。
圖6中示出應用本發(fā)明的WebGIS地圖瀏覽服務簡化模型。在圖6中瀏覽器A向WebGIS服務器B發(fā)出地圖瀏覽請求。WebGIS服務器B接收到該請求之后把相關的地圖數據發(fā)送回瀏覽器A。
在網絡上對圖進行瀏覽時，以網絡地理信息系統(tǒng)(WebGIS)為例WebGIS中的服務器一般是存儲容量大，計算能力強的計算機，因此地理信息系統(tǒng)存儲在服務器中；客戶機可以是一般的計算機、移動電話、PDA等等。他們的工作模式為由客戶機向服務器發(fā)出服務申請，如顯示北京清華大學附近的所有書店，顯示比例尺為S，顯示器大小為W*H，服務器響應客戶機要求根據客戶機提供的數據確定點在客戶機屏幕的位置、點標注的位置，然后將點的位置、標注位置及標注內容傳給客戶機，客戶機上就可以顯示出清華大學附近的所有書店了。這是一個客戶機的服務申請，服務器可以實時確定標注位置，服務器確定標注位置的時間基本可以忽略不計，客戶機根本沒有感覺到時間的延遲。但是當多個客戶機(如1000000個客戶機)同時申請這項服務時，服務器確定每個客戶機的標注位置的時間就不能忽略了，就會出現客戶機提出服務申請，而長時間得不到響應，降低服務質量的情況。
圖7為WebGIS服務器的一般工作流程圖。如圖中所示，從步驟S1開始；在步驟S2等到用戶的請求；如果有用戶申請服務則進行到步驟S3，讀入該用戶顯示比例尺，顯示點位置及標注大小，利用傳統(tǒng)點標注確定方法確定標注位置，并把確定結果返回給用戶。
在傳統(tǒng)點標注方法中，對圖中的點進行標注問題的研究對象是給定區(qū)域內的點集合及每個點的候選標注位置集合。待標注點的候選標注集分為兩類1.有限候選標注位置；2.無限連續(xù)候選位置(Sliding label)。
無論候選標注集數量如何，標注確定方法已經被證明是NP問題，目前已發(fā)表的點標注方法包括專家系統(tǒng)(Expert System)，模擬退火(Simulated Annealing)，貪婪點標注確定方法(Greedy)，離散梯度下降點標注確定方法(Discrete Gradient)，窮盡搜索(Exhaustive search)，啟發(fā)點標注確定方法(Heuristic method)等等。根據Jon Christonsen等人的研究成果目前點標注質量最高的是模擬退火點標注確定方法。其標注效率要優(yōu)于窮盡搜索點標注確定方法，貪婪點標注確定方法，離散梯度下降等點標注確定方法，但模擬退火的時間消耗很大。
在網絡中對圖瀏覽時，用戶在一定的標注質量下，更關心的是標注的效率，即標注確定方法的時間復雜性。尤其在WebGIS中比較熱門的基于位置的信息服務系統(tǒng)(LBS，Location-based Services)中，同一時間可能有大量用戶申請同一地圖的瀏覽服務，系統(tǒng)對地圖標注確定方法的性能提出挑戰(zhàn)。這就為我們設計網絡下的圖中點標注確定系統(tǒng)及方法提供了空間。
目前可以用于網絡的啟發(fā)式點標注確定方法較好的是Wagner等人給出的點標注確定方法(參見Frank Wagner，Alexander Wolff，VikasKapoor and Tycho Strijk.Three rules suffice for good label placement.Algorithmica Special Issue on GIS，2000.http//www.math-inf.uni-greifswald.de/map-labeling/bibliography，以下稱為參考文獻1)。該點標注確定方法用于WebGIS地圖實時確定點標注位置時，與模擬退火點標注確定方法相比，在標注效率損失很小的情況下，可以大大減少確定時間。
LBS常用于人口密度較大的城市區(qū)域，用戶活動的區(qū)域比較集中。顯然，用戶關心的顯示地圖的區(qū)域與其活動區(qū)域相同。因為大量的用戶活動的整體區(qū)域是一定的(比如某一城市)，當不同的用戶申請局部區(qū)域點標注服務時，由于用戶申請的顯示的局部區(qū)域有大量的重疊區(qū)，如果每個用戶的申請都通過實時確定得到標注位置，重復確定會耗去服務器的大量時間；而且當實時確定點數較多時，單個用戶的確定時間也不容忽視。其它網絡圖瀏覽也存在類似的問題，如通過服務器看電路板的電子元器件分布圖等。
實時運算的高時間消耗使我們想到可以先確定整體區(qū)域一定比例尺下的點標注結果并存儲在服務器中。當用戶申請圖顯示(標注)服務時，只需調用服務器中的結果，這樣就可以節(jié)省大量的時間。但簡單調用服務器中的點標注結果，當比例尺改變時，會出現標注間重疊，標注效率低，以及標注缺損等情況。

發(fā)明內容
針對上述點標注確定方法的缺點，本發(fā)明的一個目的是提供一種瀏覽網絡圖時能夠高效率確定點標注的點標注位置確定裝置、終端設備、系統(tǒng)和方法。
以下以WebGIS中點標注為例，其它圖中點標注類似。在典型的WebGIS交互過程中，地圖間有很大相關性。如當前地圖比例尺變小后，新地圖的內容已經包含了舊地圖內容?；谶@種關聯性和WebGIS的應用需求，本發(fā)明尤其設計了一種適用于WebGIS中的地圖增量點標注確定方法。在下文描述點標注問題之后，首先給出用于確定存儲在服務器中某一合適比例尺下整體區(qū)域地圖點靜態(tài)標注確定方法；然后提出基于服務器中點初始標注結果的局部區(qū)域點標注位置的增量確定方法。
根據本發(fā)明的一種網絡系統(tǒng)中的圖點標注位置確定方法，所述網絡系統(tǒng)包括點標注位置確定裝置、終端設備以及點標注位置確定裝置與終端設備之間的通信鏈路，終端設備通過通信鏈路向點標注位置確定裝置請求在指定顯示比例尺下的圖顯示服務，點標注位置確定裝置把在指定顯示比例尺下的圖信息發(fā)送到終端設備用于顯示，其特征在于，所述標注位置確定方法包括如下步驟預先確定整體區(qū)域在一個或多個比例尺下的點靜態(tài)標注位置結果并存儲在點標注位置確定裝置的靜態(tài)標注位置存儲器中；當終端設備申請圖中點顯示并標注服務時，點標注位置確定裝置比較顯示比例尺與預定比例尺的差別；如果終端設備的顯示比例尺與點標注位置確定裝置存儲標注位置所用的預定比例尺相同則使用點標注位置確定裝置原來存儲的標注位置；如果終端設備的顯示比例尺與點標注位置確定裝置存儲標注位置所用的預定比例尺不同，則根據點標注位置確定裝置預先存儲的點標注位置結果，由點標注位置確定裝置利用增量方法確定終端設備顯示比例尺的標注位置，并把確定后的標注位置發(fā)送回終端設備進行圖顯示。
根據本發(fā)明的一種圖中點標注位置確定系統(tǒng)，其包括點標注位置確定裝置、終端設備以及點標注位置確定裝置與終端設備之間的通信鏈路，其特征在于所述點標注位置確定裝置包括用于存儲圖的整體區(qū)域在一個或多個預定比例尺下的點靜態(tài)標注位置數據的裝置；用于比較所述終端設備的顯示比例尺與所述點標注位置確定裝置的預定比例尺的裝置；用于根據比較結果選擇適當的預定比例尺作為確定增量標注的基準的選擇裝置；與所述存儲靜態(tài)標注位置數據的裝置和選擇裝置相連接，根據所述靜態(tài)標注位置數據確定除了所述預定比例尺之外的其它比例尺下的標注數據與所述靜態(tài)標注位置數據之間的差別的增量標注確定裝置；用于通過所述通信鏈路與所述終端設備相連接，與所述終端設備交換數據的通信接口，所述終端設備包括
用于把終端設備指定的比例尺的標注位置確定請求通過通信鏈路發(fā)送到點標注位置確定裝置，并且接收來自點標注位置確定裝置的所確定的標注位置數據的通信接口，用于存儲來自點標注位置確定裝置的標注位置數據的裝置；用于根據存儲在存儲器中的標注位置數據顯示基于終端設備指定的比例尺的圖的點及其標注的裝置。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)首先應用基于規(guī)則的靜態(tài)點標注確定方法得到在某一比例尺下的初始結果，當用戶在圖上瀏覽并申請服務時，在初始標注結果基礎上采用增量標注確定方法完成用戶請求。增量確定方法大大降低了服務處理開銷，從而可以滿足大量用戶并發(fā)申請。


通過以下結合附圖的說明，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將會更加清楚。詳細的描述和具體的實施例只是為了進行說明而提供的，因為在本發(fā)明的精神范圍內對于這些實施例的添加和改進對于本領域技術人員來說是顯而易見的。
圖1為不符合標注要求的一幅地圖；圖2和3示出各個可能候選標注位置；圖4示出有一個點位于另一個點的候選標注位置內部的情況；圖5示出兩個點的候選標注位置相重疊的情況；圖6示出WebGIS地圖瀏覽服務簡化模型；圖7為服務器的一般工作流程圖；圖8示出用于描述點標注問題的一個點的候選標注位置；圖9為根據本發(fā)明一個實施例當采用增量確定方法時服務器的工作流程；圖10為根據本發(fā)明的靜態(tài)確定方法的流程圖；圖11為區(qū)域有限規(guī)則的示意圖；圖12為不覆蓋規(guī)則的示意圖；圖13為規(guī)則R3的示意圖；
圖14為規(guī)則R4的示意圖；圖15為規(guī)則R5的示意圖；圖16為根據本發(fā)明一個實施例所采用的增量確定方法的流程圖。
圖17示出本發(fā)明的標注位置確定系統(tǒng)；圖18示出本發(fā)明的標注位置確定系統(tǒng)中的服務器內確定標注位置的相關部件；圖19示出本發(fā)明的標注位置確定系統(tǒng)中的客戶機的相關部件；圖20為示出本發(fā)明的標注位置確定系統(tǒng)的服務器中的增量標注確定裝置的結構示意21示出比例尺為s時實時標注確定方法運行時間與點數之間的關系的曲線；圖22為圖21中點集比例尺為s/2的實時確定方法與增量確定方法標注時間比較曲線圖；圖23為某一點集的初始標注結果的示意圖；以及圖24為圖23的局部區(qū)域比例尺s/2增量標注結果。
具體實施例方式
在下文的實施例中以服務器作為點標注位置確定裝置。
下面先用數學符號描述點標注問題。
設標注窗口R大小為W×H。p＝{p1，p2，...，pn}是待標二維空間點集合。pi坐標是(xi，yi)，且滿足0≤xi≤W，0≤yi≤H。假設每個點pi有四個候選標注位置(1、2、3、4)。Ci是pi的候選標注位置集合，這里統(tǒng)一取Ci＝C＝{1，2，3，4}，即采用軸對稱的4個矩形標注位置，如圖8所示，一個點的四個標注位置從美學考慮，具有不同的優(yōu)先級別，圖8中數字小的優(yōu)先級別高。這四個矩形分別表示為ri(1)，ri(2)，ri(3)，ri(4)，點pi的標注矩形ri大小是wi×hi。如果滿足條件 則認為兩點p1和p2在c1，c2(∈C)處沖突(即，相互重疊)。
p的一個標注結果L＝{(pi，ci)|i＝1，2，...，n，ci∈C∪{0}}滿足以下條件
1.無沖突。其表達式為 其中ci＝0表示該點未標，對應的矩形ri(0)面積為0。
2.區(qū)域有限。表示為ri(ci)⋐R,i=1,2,...,n]]>L稱為優(yōu)化標注結果如果滿足下條件3.不存在p的另一標注結果L′，使LL′成立。
若p的兩個標注結果L1和L2滿足條件L1L2，稱L2優(yōu)于L1，由L1到L2的過程稱為對L1的擴展。顯然優(yōu)化標注結果是由某一起始標注結果擴展至一固定點(無法擴展的標注結果)而得到的，且p可以具有多個優(yōu)化標注結果。標注結果L的標注數量N(L)是L中ci不為0的個數。顯然N(L)可以作為衡量標注質量的指標，因此p的不同優(yōu)化標注結果具有不同的質量，而要求從所有優(yōu)化標注結果中尋找出質量最高(即標注數量最多)的最優(yōu)化結果是相當困難的(NP問題)。本發(fā)明討論的點標注確定方法的要求如下輸入W，H，pi，ri(i＝1，2，...，n)輸出優(yōu)化標注結果L確定方法并未要求尋找最優(yōu)，因此本發(fā)明的確定方法的目標是在WebGIS環(huán)境下盡量提高該方法性能。
圖9示出根據本發(fā)明一個實施例當采用增量確定方法時服務器的工作流程，其包括如下步驟在步驟S32，該服務器選擇合適的比例尺，利用本發(fā)明的靜態(tài)確定方法確定全部點標注位置；在步驟S33，等待用戶的服務請求；在步驟S34，讀入該用戶顯示比例尺；在步驟S35，該處讀入的用戶顯示比例尺與服務器預先確定標注時所采用的比例尺相比較；如果比例尺相同，則進行到步驟S36，使用服務器預先確定的標注位置發(fā)送給用戶；如果該比例尺不同，則進行到步驟S37，使用根據本發(fā)明的增量確定方法確定標注位置，并把結果發(fā)送給用戶。
下面分別描述在服務器工作過程中所用的靜態(tài)確定方法和增量確定方法。
靜態(tài)標注確定方法圖10示出根據本發(fā)明的靜態(tài)標注確定方法。由于WebGIS對地圖標注確定點標注確定方法的性能要求較高，因此本發(fā)明的靜態(tài)確定方法采用類似參考文獻l的基于規(guī)則的啟發(fā)式方法，參考文獻1在第一階段利用一系列規(guī)則縮小候選標注位置，在第二階段采用啟發(fā)式規(guī)則得到優(yōu)化標注結果。
為了加速運算，除參考文獻l中三個規(guī)則外，我們附加了兩個規(guī)則用于標注點候選標注位置的初始化。這樣整個標注確定點標注確定方法可以分為三個階段第一階段為初始化階段采用規(guī)則RI和R2對每個點的候選標注位置進行初始化(步驟S22)；1.規(guī)則R1區(qū)域有限規(guī)則。如果ri(j) R，候選位置j從候選標注集中刪除。如圖11所示，其中灰色部分表示可用的標注候選位置，如果一個點的候選位置超出標注區(qū)域外，該候選位置被取消，圖11中點剩下位置2為候選標注位置，其它位置都不可用。
2.規(guī)則R2不覆蓋規(guī)則。如果∃k,pk⋐ri(j),]]>候選位置j從候選標注集中刪除。如圖12所示，其中灰色部分表示可用的標注候選位置，如果點的標注候選位置內部有其它的點，該候選位置被取消，圖12中點的候選標注位置只剩下2和4，其它位置不可用。
規(guī)則R1和R2的加入使得相當一部分不可用的候選標注位置被刪除，減少了后續(xù)處理的時間。
第二、三階段對應參考文獻l確定方法的兩個階段，不同的是候選標注位置間的沖突均采用實時確定，而不是直接輸入沖突圖。第二階段采用規(guī)則R3-R5(對應于參考文獻1的規(guī)則L1-L3)將沒有沖突的點標注，遍歷全部點，直到不再有滿足R3-R5的點。由于標注過的點將不再參加后面的運算，這會大大減小運算量。第三階段對還未標注的所有點進行標注位置搜索，搜索標注候選位置最多的點，并刪除該點的具有最多沖突的候選標注位置(步驟S23)；再次應用R3-R5。重復上述過程直到所有的點都被標注完畢或不能被標注，即得到一個優(yōu)化標注結果(步驟S24)。
下面參照圖13-15簡要描述規(guī)則R3-R5。
規(guī)則R3如圖13所示，如果點p有一個候選標注位置pi和其它標注位置沒有任何沖突，則pi就是點p的標注位置，刪去點p的其它候選標注位置；規(guī)則R4如圖14所示，如果點p有一個候選標注位置pi，pi只和點q的某一個候選標注位置qk沖突，而點q有一個候選標注位置qj(j≠k)只和點p的某一個候選標注位置pl(l≠i)重疊，則pi和qi分別為點p和點q的標注位置，刪去點p和點q的其它候選標注位置；規(guī)則R5如圖15所示，如果點p只剩下一個候選標注位置pi，和pi重疊的候選標注位置形成了一個小集團，則pi為點p的標注位置，刪去所有和pi沖突的候選標注位置。
確定方法偽代碼見下文。代碼第9行確定p的鄰域，其大小由第2行確定的最大標注寬和高決定。由于p的候選標注的改變導致對該鄰域重新利用規(guī)則R3、R4和R5。
以下是靜態(tài)點標注確定方法的偽代碼PointLabel(Wi，Hi，pi，ri(i＝1，2，...，n))；wi為第i個點的標注框的寬度，Hi為第i個點的標注框的高度，pi為第i個點的坐標，ri為第i個點的半徑∥階段11.L←；L為標注集合，對L初始化為空集，即所有點都沒有確定標注2.wmax←maxi=1n(wi),hmax←maxi=1n(hi);]]>確定所有標注的最大寬度和最大高度，其4倍為沖突小鄰域的高度和寬度3.使用規(guī)則R1和R2初始化點pi的候選標注集，并修改L∥階段24.對所有點pi使用規(guī)則R3，R4和R5修改候選標注集，并修改L∥階段35.重復6.p←未標點集中候選標注最多的點7.c←p候選標注集中沖突最多的候選標注8.刪除c9.Γ←以p為中心點寬和高分別為4×wmax和4×hmax的矩形；對沖突小鄰域中的點進行處理10.使用R3，R4和R5于Γ中未標注點，并修改L11.直到L未改變12.輸出L增量標注確定方法上述點標注確定方法的標注效率雖然略低于模擬退火點標注確定方法，但以運行時間講，該確定方法有很大的優(yōu)勢。但當點數很大，并且申請服務的用戶較多時，每個用戶采用該確定方法實時確定自己所在區(qū)域的點標注位置，仍然會耗用很多時間?？紤]到基于位置的服務中，大量的用戶活動的整體區(qū)域是一定的(如在某一城市)。我們可以采用上述確定方法確定出該區(qū)域在某一合適的比例尺下的標注結果并存儲。在此基礎上，任意用戶所關心的局部區(qū)域都是上述整體區(qū)域的一個子集，局部區(qū)域內部點標注在比例尺不變時，是全局標注的一個子集。如果局部區(qū)域比例尺改變，該區(qū)域點的標注位置會有所改變。下面給出的局部區(qū)域點標注的增量確定方法，可用于當比例尺不變或比例尺縮小時，快速確定局部區(qū)域點標注結果(假定標注大小不隨比例尺變化)。
參見上文的靜態(tài)標注確定點標注確定方法的偽代碼，下面接著參照圖16描述根據本發(fā)明的在上述靜態(tài)標注確定點標注確定方法的確定結果上進行的增量確定方法。
圖16示出根據本發(fā)明一個實施例所采用的增量確定方法的流程圖。如果用戶所采用的比例尺Φ與服務器中預先確定標注所用的比例尺S不同，則判斷該用戶的比例尺Φ是變大還是變小(步驟S41)。假設L是全部區(qū)域點集合p在比例尺s下由靜態(tài)確定方法得到的優(yōu)化標注結果。要求子區(qū)域R(即p的一個子集)在比例尺φ(≠s)下的標注結果L(φ)?？梢愿鶕张cs的關系分兩種情況考慮。
1.φ＜s(步驟S43)。比例尺減小相當于地圖放大操作，相對點之間距離變大，因此此時可標點的數量不比L少。此時子區(qū)域內的點p根據標注位置c分三種情況(1)c＞0并且r(c)R。即該標注位置位于子區(qū)域內部，則將(p，c)加入到工，L(φ)；(2)c＞0并且r(c) R。即標注位置局部落在子區(qū)域之外。對p的其它候選標注位置以優(yōu)先權為序依次替換。若某一新的候選標注位置c′滿足RI和R2，并且不影響其在L中鄰域點的標注位置，則將(p，c′)加入到L(φ)；否則將(p，o)加入到L(φ)(不可標)；(3)c＝0。由于在原比例尺下不可標的點，在新的比例尺可能可標，則采用類似于(2)的方法進行標注。
2.φ＞s(步驟S42)。比例尺增大相當于地圖縮小操作，相對點之間距離變小，原來可標注點可能變?yōu)椴豢蓸恕Ｒ虼藢中可標點應用靜態(tài)確定方法。但是實際應用中當比例尺增大時，應考慮分級標注的情況，以避免出現區(qū)域內部布滿了點，卻只有極少數點被標注的情況。
顯然，增量確定方法在比例尺減少時大大節(jié)約了確定時間。在實際使用過程中，初始比例尺s的選取十分重要，因為它決定了增量確定方法可使用的比例尺范圍，因此要根據應用需求而定。對比例尺變化范圍很大的情況，可以采取多初始比例尺方法，即確定在比例尺s1，s2，...，sM下的靜態(tài)標注結果，這時要考慮到初始結果對存儲量的需求。
在此僅僅給出一種增量確定方法，但是只要能夠實現如下功能，也可用其他不同的增量確定方法。該增量確定方法在服務器預算出的標注位置的基礎上，確定比例尺改變后，判斷是否有些點原來沒有標注位置，現在可以標出(比例尺減小)；或者原來有標注位置，現在沒有標注位置(比例尺增大)；增量確定方法由于不必遍歷所有的點，比起傳統(tǒng)點標注確定方法會減少確定時間。當大量用戶同時向服務器申請服務時，可以節(jié)約的時間就相當可觀。本發(fā)明的思想在于在靜態(tài)確定方法的基礎上采用了增量確定方法，而不限于具體采用何種增量點標注確定方法，任何一種增量點標注確定方法的設計都可以達到這個目的。
下面參照圖17-24描述一種采用上述增量標注確定方法的系統(tǒng)。如圖17中所示，一個服務器B與多個客戶機A1、A2、...、An進行通信。客戶機A可以一種手持設備，例如手機、掌上電腦、PDA，或者為一臺計算機，服務器B可以是計算機或一種專用設備?？蛻魴CA與服務器B之間通過有線或無線的方式進行通信。如圖18所示，所述服務器B包括靜態(tài)標注存儲裝置21，用于存儲圖的整體區(qū)域在一個或多個預定比例尺下的點靜態(tài)標注位置數據；比較裝置22，用于比較所述客戶機的顯示比例尺與所述服務器的預定比例尺；選擇裝置23，用于根據比較結果選擇適當的預定比例尺作為確定增量標注的基準；增量標注確定裝置24，其與所述存儲靜態(tài)標注位置數據的裝置和選擇裝置相連接，根據所述靜態(tài)標注位置數據確定除了所述預定比例尺之外的其它比例尺下的標注數據與所述靜態(tài)標注位置數據之間的差別；以及通信接口25，用于通過所述通信鏈路與所述客戶機相連接，與所述客戶機交換數據。如圖19所示，所述客戶機A包括通信接口14，用于與服務器交換數據；標注位置存儲裝置11，用于存儲來自服務器的標注位置數據；顯示控制器13，用于把顯示器的絕對或相對顯示比例通過通信接口14發(fā)送到服務器B，并請求服務器確定用于顯示的標注位置，并且當接收到來自服務器的確定標注位置的結果時控制顯示器12根據來自服務器B的數據進行顯示；顯示器12，用于在顯示控制器13的控制下，根據存儲在存儲器中的標注位置數據顯示基于客戶機指定的比例尺的圖的點及其標注。
從客戶機A發(fā)送到服務器B的顯示比例可以是絕對的比例尺，也可以是在以前顯示比例尺的基礎上變化的相對比例尺。如果服務器B接收的是相對比例尺，則該服務器B把該客戶機現在的顯示比例尺加上該相對比例尺而得出該客戶機A請求進行顯示服務的絕對比例尺。并根據該絕對比例尺進行上述的處理。
如圖20所示，所述增量標注確定裝置24包括根據由選擇裝置所選擇的預定比例尺，存儲來自靜態(tài)標注存儲裝置的在預定比例尺下可標記的點和標注位置的集合的存儲器243，以及不可標記的點的位置的集合的存儲器242。
如果比較裝置22判斷顯示比例尺與一個預定比例尺相同，則所述選擇裝置23選擇該預定比例尺，如果顯示比例尺與所有預定比例尺不同并且存在大于該顯示比例尺的預定比例尺，則在大于該顯示比例尺的預定比例尺中選擇最小的預定比例尺，否則選擇最大的預定比例尺。
該增量標注確定裝置24還包括判斷裝置241，a.如果由選擇裝置23所選擇的適當的預定比例尺小于顯示比例尺，其判斷a1)如果一個點的一個標注位置位于客戶機瀏覽的子區(qū)域內部，則將把該標注位置加入到可標記標注的集合的存儲器242中；a2)如果一個點的一個標注位置位于客戶機瀏覽的子區(qū)域之外，對該點的其它候選標注位置以優(yōu)先權為序依次替換，若某一新的候選標注位置不超出標注區(qū)域外并且其內部沒有其它的點，并且不影響其在可標記標注集合中鄰域點的標注位置，則將該點的該標注位置加入到可標記標注集合的存儲器243中；否則將把該點加入到不可標記標注集合的存儲器242中；a3)對在預定比例尺下不可標的點，采用上述(a2)的步驟進行標注位置的確定；b.如果所述客戶機的指定顯示比例尺大于所述預定比例尺，則對原來的可標記點存儲器中可標點應用靜態(tài)標注位置確定方法確定其標注位置。
經過判斷裝置241判斷之后確定的在客戶機的顯示比例尺下的標注數據被分別存儲在不可標記點存儲器和可標記點存儲器中，并且把結果通過通信接口傳輸到客戶機A上進行顯示。
實驗數據及標注結果實驗數據取自www.math.inf.uni-greifswald.de/map-labeling。程序語言采用Java，在IBM Thinkpad 770ED機器上的JDK環(huán)境下運行。選擇當全部點集80％可以被標注時區(qū)域的比例尺做為確定存儲在服務器的點標注結果的比例尺s。
關于確定方法的時間消耗，可以分為兩部分討論首先是實時標注確定點標注確定方法。我們的確定方法中增加的規(guī)則2顯著降低了運算時間，以250個點為例，僅用Wagner等人的三個規(guī)則，實時確定沖突情況，標注要用220秒，而加入規(guī)則2后只需1秒(我們實驗中所需的確定時間要比Wagner等人的文章中給出的確定時間消耗大，原因之一是我們?yōu)榱四MWebGIS地圖瀏覽真實情況，采用實時確定沖突情況，而他們是直接輸入沖突圖；之二是我們采用的Java語言要比C語言慢，并且我們測試的計算機速度較慢)。圖21給出我們的實時標注確定點標注確定方法的時間消耗情況。雖然對于單個用戶來說是可以忍受的，但對于WebGIS的應用來說，顯然是很慢的。圖22給出實時確定方法和增量確定方法對圖21的點集在比例尺為s/2時標注的時間消耗，顯然，與實時確定方法相比，增量確定方法時間消耗可以忽略不計，完全可以滿足多用戶并發(fā)申請。
以下給出了其中某一點集的標注結果。圖23和圖24分別為應用實時標注確定點標注確定方法對該點集的標注結果及增量確定方法對該點集的局部區(qū)域比例尺縮小一倍的標注結果。圖中，×標志的點表示沒有標注位置。顯然，比例尺縮小使得原來很多沒有標注位置的點得以標注。
針對基于會話模式服務的WebGIS中地圖標注的主要矛盾，本發(fā)明設計了一種適合響應大量用戶并發(fā)申請的標注確定點標注確定方法，其中增量確定方法大大減少時間消耗，提高了實時響應程度。在此基礎上，可進一步設計快速線、區(qū)域標注系統(tǒng)，以完成WebGIS的全部標注過程。
以上結合附圖描述了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于網絡地理信息系統(tǒng)中的地圖點標注的確定方法和系統(tǒng)。雖然本發(fā)明是針對于地理信息系統(tǒng)進行描述的，但是顯然可以把本發(fā)明的思想應用于電路圖、機械圖等等各種圖中的標注顯示，這些等價替換被包含在本發(fā)明的范圍內。正如本領域技術人員所熟知的，在不背離本發(fā)明的精神實質和范圍的情況下，本發(fā)明可以具有許多修改和變型，本發(fā)明將包括所有的這些修改和變型，本發(fā)明的保護范圍應由所附權利要求書來限定。
權利要求
1.一種網絡系統(tǒng)中的圖的點標注位置確定方法，其中終端設備通過通信鏈路向點標注位置確定裝置請求在指定顯示比例尺下的圖顯示服務，點標注位置確定裝置把在指定顯示比例尺下的圖信息發(fā)送到終端設備用于顯示，其特征在于，所述標注位置確定方法包括如下步驟預先確定整體區(qū)域在一個或多個比例尺下的點靜態(tài)標注位置結果并存儲；當終端設備申請圖中點顯示并標注服務時，比較顯示比例尺與預定比例尺的差別；如果終端設備的顯示比例尺與存儲的靜態(tài)標注位置所用的預定比例尺相同則使用原來存儲的靜態(tài)標注位置；如果終端設備的顯示比例尺與存儲的靜態(tài)標注位置所用的預定比例尺不同，則根據預先存儲的靜態(tài)點標注位置結果，由點標注位置確定裝置利用增量方法確定終端設備顯示比例尺下的新的標注位置，并把確定后的標注位置發(fā)送回終端設備。
2.根據權利要求1所述的標注位置確定方法，其特征在于，如果終端設備的指定顯示比例尺與點標注位置確定裝置存儲標注位置所用的預定比例尺不同，則在大于終端設備的顯示比例尺的預定比例尺中選擇最小預定比例尺，并根據以所選擇的預定比例尺預先確定的點標注位置結果的基礎上使用所述增量方法確定在終端設備顯示的標注位置；如果終端設備的顯示比例尺大于點標注位置確定裝置的所有預定比例尺，則在根據以最大預定比例尺的確定標注結果上確定在終端設備顯示的標注位置。
3.根據權利要求1所述的標注位置確定方法，其特征在于，圖中的每個點具有多個候選位置，所述靜態(tài)標注位置確定步驟進一步包括如下步驟第一步驟，判斷圖的整體區(qū)域中的任何一個點的任何候選位置是否超出標注區(qū)域外，如果有一個候選位置，則取消該候選位置；第二步驟，判斷圖的整體區(qū)域中的任何點的剩余標注候選位置內部是否有其它的點，如果有其他點則取消該候選位置，其中在所述第二步驟中計算各點的候選標注位置之間的沖突時，只計算該候選標注位置與其小鄰域內的點的候選標注位置之間的沖突，小鄰域為以所考慮的候選標注點為中心，分別以所有點的標注的最大長度和寬度的4倍為邊長的矩形區(qū)域。
4.根據權利要求1、2或3所述的標注位置確定方法，其特征在于，所述圖為地圖、電路圖或機械圖，所述標注為地圖、電路圖或機械圖中的標注。
5.根據權利要求1或2所述的標注位置確定方法，其特征在于，所述增量方法包括如下步驟a.如果所述終端設備的顯示比例尺小于所述預定比例尺，則分三種情況進行處理a1)如果一個點的一個標注位置位于終端設備瀏覽的子區(qū)域內部，則把該標注位置加入到一個可標記標注的集合中；a2)如果一個點的一個標注位置位于終端設備瀏覽的子區(qū)域之外，對該點的其它候選標注位置以優(yōu)先權為序依次替換，若某一新的候選標注位置不超出標注區(qū)域外并且其內部沒有其它的點，并且不影響其在所述可標記標注集合中鄰域點的標注位置，則將該點的該標注位置加入到所述可標記標注集合中；否則將把該點加入到一個不可標記標注集合中；a3)對在預定比例尺下不可標的點，采用上述(a2)的方法進行標注位置的確定；b.如果所述終端設備的指定顯示比例尺大于所述預定比例尺，則對原來的可標記標注集合中可標點應用靜態(tài)標注位置確定方法確定其標注位置。
6.一種圖的點標注位置確定系統(tǒng)，其包括點標注位置確定裝置、終端設備以及點標注位置確定裝置與終端設備之間的通信鏈路，其特征在于，該系統(tǒng)還包括用于存儲圖的整體區(qū)域在一個或多個預定比例尺下的點靜態(tài)標注位置數據的裝置；用于比較所述終端設備的顯示比例尺與所述預定比例尺的裝置；用于根據比較結果選擇適當的預定比例尺作為確定增量標注的基準的選擇裝置；與所述存儲靜態(tài)標注位置數據的裝置和選擇裝置相連接，根據所述靜態(tài)標注位置數據確定除了所述預定比例尺之外的其它比例尺下的標注數據與所述靜態(tài)標注位置數據之間的差別的增量標注確定裝置；用于通過所述通信鏈路與所述終端設備相連接，與所述終端設備交換數據的通信接口。
7.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述終端設備包括與點標注位置確定裝置交換數據的通信接口，用于存儲來自點標注位置確定裝置的標注位置數據的裝置；控制器，用于把顯示器的絕對或相對顯示比例通過通信接口發(fā)送到點標注位置確定裝置，并請求點標注位置確定裝置確定用于顯示的標注位置，并且當接收到來自點標注位置確定裝置的確定標注位置的結果時，控制顯示器根據來自點標注位置確定裝置的數據進行顯示；用于在所述控制器的控制下，根據存儲在存儲器中的標注位置數據顯示基于終端設備指定的比例尺的圖點及其標注的裝置。
8.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增量標注確定裝置包括根據由選擇裝置所選擇的預定比例尺，存儲來自靜態(tài)標注存儲裝置的在預定比例尺下可標記的點和標注位置的集合的存儲器，以及不可標記的點的位置的集合的存儲器。
9.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果所述比較裝置判斷顯示比例尺與一個預定比例尺相同，則所述選擇裝置選擇該預定比例尺，如果顯示比例尺與所有預定比例尺不同并且存在大于該顯示比例尺的預定比例尺，則在大于該顯示比例尺的預定比例尺中選擇最小的預定比例尺，否則選擇最大的預定比例尺。
10.根據權利要求6或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增量標注確定裝置包括判斷裝置，其執(zhí)行如下判斷處理a.如果由選擇裝置所選擇的適當的預定比例尺小于顯示比例尺，其判斷a1)如果一個點的一個標注位置位于終端設備瀏覽的子區(qū)域內部，則將把該標注位置加入到可標記標注的集合的存儲器中；a2)如果一個點的一個標注位置位于終端設備瀏覽的子區(qū)域之外，對該點的其它候選標注位置以優(yōu)先權為序依次替換，若某一新的候選標注位置不超出標注區(qū)域外并且其內部沒有其它的點，并且不影響其在可標記標注集合中鄰域點的標注位置，則將該點的該標注位置加入到可標記標注集合的存儲器中；否則將把該點加入到不可標記標注集合的存儲器中；a3)對在預定比例尺下不可標的點，采用上述(a2)的步驟進行標注位置的確定；b.如果所述終端設備的指定顯示比例尺大于所述預定比例尺，則對原來的可標記標注集合中可標點應用靜態(tài)標注位置確定方法確定其標注位置。
11.一種圖的點標注位置確定裝置，其特征在于，該裝置包括用于存儲圖的整體區(qū)域在一個或多個預定比例尺下的點靜態(tài)標注位置數據的裝置；用于比較來自發(fā)出標號確定請求的終端設備的顯示比例尺與所述預定比例尺的裝置；用于根據比較結果選擇適當的預定比例尺作為確定增量標注的基準的選擇裝置；與所述存儲靜態(tài)標注位置數據的裝置和選擇裝置相連接，根據所述靜態(tài)標注位置數據確定除了所述預定比例尺之外的其它比例尺下的標注數據與所述靜態(tài)標注位置數據之間的差別的增量標注確定裝置；用于與外部通信的通信接口。
12.根據權利要求11所述的點標注位置確定裝置，其特征在于，所述增量標注確定裝置包括根據由選擇裝置所選擇的預定比例尺，存儲來自靜態(tài)標注存儲裝置的在預定比例尺下可標記的點和標注位置的集合的存儲器，以及不可標記的點的位置的集合的存儲器。
13.根據權利要求11所述的點標注位置確定裝置，其特征在于，如果所述比較裝置判斷顯示比例尺與一個預定比例尺相同，則所述選擇裝置選擇該預定比例尺，如果顯示比例尺與所有預定比例尺不同并且存在大于該顯示比例尺的預定比例尺，則在大于該顯示比例尺的預定比例尺中選擇最小的預定比例尺，否則選擇最大的預定比例尺。
14.根據權利要求11或12所述的點標注位置確定裝置，其特征在于，所述增量標注確定裝置包括判斷裝置，其執(zhí)行如下判斷處理a.如果由選擇裝置所選擇的適當的預定比例尺小于顯示比例尺，其判斷a1)如果一個點的一個標注位置位于終端設備瀏覽的子區(qū)域內部，則將把該標注位置加入到可標記標注的集合的存儲器中；a2)如果一個點的一個標注位置位于終端設備瀏覽的子區(qū)域之外，對該點的其它候選標注位置以優(yōu)先權為序依次替換，若某一新的候選標注位置不超出標注區(qū)域外并且其內部沒有其它的點，并且不影響其在可標記標注集合中鄰域點的標注位置，則將該點的該標注位置加入到可標記標注集合的存儲器中；否則將把該點加入到不可標記標注集合的存儲器中；a3)對在預定比例尺下不可標的點，采用上述(a2)的步驟進行標注位置的確定；b.如果所述終端設備的指定顯示比例尺大于所述預定比例尺，則對原來的可標記標注集合中可標點應用靜態(tài)標注位置確定方法確定其標注位置。
15.一種用于確定點標注位置的終端設備包括用于與外部的一個點標注位置確定裝置進行通信的通信接口；用于存儲來自所述點標注位置確定裝置的標注位置數據的裝置；控制器，用于把顯示器的絕對或相對顯示比例通過通信接口發(fā)送到點標注位置確定裝置，并請求點標注位置確定裝置確定用于顯示的標注位置，并且當接收到來自點標注位置確定裝置的確定標注位置的結果時，控制顯示器根據來自點標注位置確定裝置的數據進行顯示；用于在所述控制器的控制下，根據存儲在存儲器中的標注位置數據顯示基于終端設備指定的比例尺的圖點及其標注的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提出網絡系統(tǒng)中對圖中點標注確定的點標注位置確定裝置、終端設備、系統(tǒng)及其方法。該點標注位置確定裝置、終端設備、系統(tǒng)和方法適用于基于會話模式的圖瀏覽服務。首先應用基于規(guī)則的靜態(tài)點標注確定方法得到在某一比例尺下的初始結果，當用戶在圖上瀏覽并申請服務時，在初始標注結果基礎上采用增量標注確定方法完成用戶請求。增量確定方法大大降低了服務處理開銷，從而可以滿足大量用戶并發(fā)申請。該確定方法已經成功應用于基于位置的信息服務系統(tǒng)中。
文檔編號G09B29/00GK1459742SQ021202
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月21日 優(yōu)先權日2002年5月21日
發(fā)明者陳瀅, 于秀蘭, 饒芳艷 申請人:國際商業(yè)機器公司