CN1284098C - 图中点标注位置确定装置、终端设备、***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出网络***中对图中点标注确定的点标注位置确定装置、终端设备、***及其方法。该点标注位置确定装置、终端设备、***和方法适用于基于会话模式的图浏览服务。首先应用基于规则的静态点标注确定方法得到在某一比例尺下的初始结果，当用户在图上浏览并申请服务时，在初始标注结果基础上采用增量标注确定方法完成用户请求。增量确定方法大大降低了服务处理开销，从而可以满足大量用户并发申请。该确定方法已经成功应用于基于位置的信息服务***中。

Description

图中点标注位置确定装置、终端设备、***及其方法

技术领域

本发明涉及一种图中点标注位置确定装置、终端设备、***及其确定方法，特别涉及一种用于网络地理信息***中的图的点标注位置确定装置、终端设备、***及其方法。

背景技术

对图上的点进行标注是一个传统的研究课题，例如对地图上的点进行标注是地图学的一个经典问题，也是地理信息***中的关键问题。所谓对图上的点进行标注，举个简单地图标注的例子来说，如中国地图上所有的城市旁边都标着其城市名字，这就是其标注。图1给出北京附近某地区地图，该地图中的点都已被标注。但是该图采用的标注方法不符合标注最优的观点：如图左上角的西三旗，点已经不在图中了，不应该有标注；图中的安家坟距离两个点都很近，容易产生歧义；右下角的大望京点已经在图外了，标注没有意义。

一般来说，标注是为了便于用户理解这个点的含义，因此标注通常都是离该点很近。那么可以选择的位置就有很多，如图2和图3中各有4个位置可用于标注，称为候选标注位置。还有其它多种候选标注位置供选择，如图2和图3候选标注位置组合，或候选标注位置在点附近任意滑动，或任意转动等等。

在选定了点的候选标注集合后，不同标注位置的选择还要符合一定的美学观点，如对图2来说，1、2、3、4位置对人的视觉舒适度来说依次降低，因此，在可能的情况下，应尽量选择视觉舒适度高的位置，这就造成了地图点标注时的不同的候选标注位置具有不同的优先权。上述所谓可能的情况是指图4和图5所显示的情况：如果一个点P的某一个候选标注位置P1有其它点(图4)，或者该位置已被其它点确定为标注位置(图5)，在P1位置对点P进行标注，显示时对用户来说，势必造成理解障碍，因此，在评价地图点标注位置确定方法时的评价准则包括：在无重叠的情况下，标注尽可能多的点，并且尽可能地符合美学观点。

在计算机上对图进行浏览时，常常需要点的标注帮助理解图的内容，例如在计算机上看地理信息***中的地图时，地理信息***中存储着地图中点的坐标位置(如经纬度)，以及点的内容(即其标注)。当对该地图在计算机上显示时，根据显示比例尺，显示器大小和显示标注字号确定出点的屏幕位置和标注需要的矩形空间大小(即图2-图5中矩形框的长和宽)，根据上述地图点标注位置准则确定各点的标注位置，计算机屏幕上就可以显示出地图上的点和其内容。

图6中示出应用本发明的WebGIS地图浏览服务简化模型。在图6中浏览器A向WebGIS服务器B发出地图浏览请求。WebGIS服务器B接收到该请求之后把相关的地图数据发送回浏览器A。

在网络上对图进行浏览时，以网络地理信息***(WebGIS)为例：WebGIS中的服务器一般是存储容量大，计算能力强的计算机，因此地理信息***存储在服务器中；客户机可以是一般的计算机、移动电话、PDA等等。他们的工作模式为：由客户机向服务器发出服务申请，如显示北京清华大学附近的所有书店，显示比例尺为S，显示器大小为W*H，服务器响应客户机要求：根据客户机提供的数据确定点在客户机屏幕的位置、点标注的位置，然后将点的位置、标注位置及标注内容传给客户机，客户机上就可以显示出清华大学附近的所有书店了。这是一个客户机的服务申请，服务器可以实时确定标注位置，服务器确定标注位置的时间基本可以忽略不计，客户机根本没有感觉到时间的延迟。但是当多个客户机(如1000000个客户机)同时申请这项服务时，服务器确定每个客户机的标注位置的时间就不能忽略了，就会出现客户机提出服务申请，而长时间得不到响应，降低服务质量的情况。

图7为WebGIS服务器的一般工作流程图。如图中所示，从步骤S1开始；在步骤S2等到用户的请求；如果有用户申请服务则进行到步骤S3，读入该用户显示比例尺，显示点位置及标注大小，利用传统点标注确定方法确定标注位置，并把确定结果返回给用户。

在传统点标注方法中，对图中的点进行标注问题的研究对象是给定区域内的点集合及每个点的候选标注位置集合。待标注点的候选标注集分为两类：

1.有限候选标注位置；

2.无限连续候选位置(Sliding label)。

无论候选标注集数量如何，标注确定方法已经被证明是NP问题，目前已发表的点标注方法包括：专家***(Expert System)，模拟退火(Simulated Annealing)，贪婪点标注确定方法(Greedy)，离散梯度下降点标注确定方法(Discrete Gradient)，穷尽搜索(Exhaustive search)，启发点标注确定方法(Heuristic method)等等。根据Jon Christonsen等人的研究成果：目前点标注质量最高的是模拟退火点标注确定方法。其标注效率要优于穷尽搜索点标注确定方法，贪婪点标注确定方法，离散梯度下降等点标注确定方法，但模拟退火的时间消耗很大。

在网络中对图浏览时，用户在一定的标注质量下，更关心的是标注的效率，即标注确定方法的时间复杂性。尤其在WebGIS中比较热门的基于位置的信息服务***(LBS，Location-based Services)中，同一时间可能有大量用户申请同一地图的浏览服务，***对地图标注确定方法的性能提出挑战。这就为我们设计网络下的图中点标注确定***及方法提供了空间。

目前可以用于网络的启发式点标注确定方法较好的是Wagner等人给出的点标注确定方法(参见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，以下称为参考文献1)。该点标注确定方法用于WebGIS地图实时确定点标注位置时，与模拟退火点标注确定方法相比，在标注效率损失很小的情况下，可以大大减少确定时间。

LBS常用于人口密度较大的城市区域，用户活动的区域比较集中。显然，用户关心的显示地图的区域与其活动区域相同。因为大量的用户活动的整体区域是一定的(比如某一城市)，当不同的用户申请局部区域点标注服务时，由于用户申请的显示的局部区域有大量的重叠区，如果每个用户的申请都通过实时确定得到标注位置，重复确定会耗去服务器的大量时间；而且当实时确定点数较多时，单个用户的确定时间也不容忽视。其它网络图浏览也存在类似的问题，如通过服务器看电路板的电子元器件分布图等。

实时运算的高时间消耗使我们想到可以先确定整体区域一定比例尺下的点标注结果并存储在服务器中。当用户申请图显示(标注)服务时，只需调用服务器中的结果，这样就可以节省大量的时间。但简单调用服务器中的点标注结果，当比例尺改变时，会出现标注间重叠，标注效率低，以及标注缺损等情况。

发明内容

针对上述点标注确定方法的缺点，本发明的一个目的是提供一种浏览网络图时能够高效率确定点标注的点标注位置确定装置、终端设备、***和方法。

以下以WebGIS中点标注为例，其它图中点标注类似。在典型的WebGIS交互过程中，地图间有很大相关性。如当前地图比例尺变小后，新地图的内容已经包含了旧地图内容。基于这种关联性和WebGIS的应用需求，本发明尤其设计了一种适用于WebGIS中的地图增量点标注确定方法。在下文描述点标注问题之后，首先给出用于确定存储在服务器中某一合适比例尺下整体区域地图点静态标注确定方法；然后提出基于服务器中点初始标注结果的局部区域点标注位置的增量确定方法。

根据本发明的一种网络***中的图点标注位置确定方法，所述网络***包括点标注位置确定装置、终端设备以及点标注位置确定装置与终端设备之间的通信链路，终端设备通过通信链路向点标注位置确定装置请求在指定显示比例尺下的图显示服务，点标注位置确定装置把在指定显示比例尺下的图信息发送到终端设备用于显示，其特征在于，所述标注位置确定方法包括如下步骤：

预先确定整体区域在一个或多个比例尺下的点静态标注位置结果并存储在点标注位置确定装置的静态标注位置存储器中；

当终端设备申请图中点显示并标注服务时，点标注位置确定装置比较显示比例尺与预定比例尺的差别；

如果终端设备的显示比例尺与点标注位置确定装置存储标注位置所用的预定比例尺相同则使用点标注位置确定装置原来存储的标注位置；

如果终端设备的显示比例尺与点标注位置确定装置存储标注位置所用的预定比例尺不同，则根据点标注位置确定装置预先存储的点标注位置结果，由点标注位置确定装置利用增量方法确定终端设备显示比例尺的标注位置，并把确定后的标注位置发送回终端设备进行图显示。

根据本发明的一种图中点标注位置确定***，其包括点标注位置确定装置、终端设备以及点标注位置确定装置与终端设备之间的通信链路，其特征在于：

所述点标注位置确定装置包括：

用于存储图的整体区域在一个或多个预定比例尺下的点静态标注位置数据的装置；

用于比较所述终端设备的显示比例尺与所述点标注位置确定装置的预定比例尺的装置；

用于根据比较结果选择适当的预定比例尺作为确定增量标注的基准的选择装置；

与所述存储静态标注位置数据的装置和选择装置相连接，根据所述静态标注位置数据确定除了所述预定比例尺之外的其它比例尺下的标注数据与所述静态标注位置数据之间的差别的增量标注确定装置；

用于通过所述通信链路与所述终端设备相连接，与所述终端设备交换数据的通信接口，

所述终端设备包括：

用于把终端设备指定的比例尺的标注位置确定请求通过通信链路发送到点标注位置确定装置，并且接收来自点标注位置确定装置的所确定的标注位置数据的通信接口，

用于存储来自点标注位置确定装置的标注位置数据的装置；用于根据存储在存储器中的标注位置数据显示基于终端设备指定的比例尺的图的点及其标注的装置。

本发明的方法和***首先应用基于规则的静态点标注确定方法得到在某一比例尺下的初始结果，当用户在图上浏览并申请服务时，在初始标注结果基础上采用增量标注确定方法完成用户请求。增量确定方法大大降低了服务处理开销，从而可以满足大量用户并发申请。

附图说明

通过以下结合附图的说明，本发明的其它目的和优点将会更加清楚。详细的描述和具体的实施例只是为了进行说明而提供的，因为在本发明的精神范围内对于这些实施例的添加和改进对于本领域技术人员来说是显而易见的。

图1为不符合标注要求的一幅地图；

图2和3示出各个可能候选标注位置；

图4示出有一个点位于另一个点的候选标注位置内部的情况；

图5示出两个点的候选标注位置相重叠的情况；

图6示出WebGIS地图浏览服务简化模型；

图7为服务器的一般工作流程图；

图8示出用于描述点标注问题的一个点的候选标注位置；

图9为根据本发明一个实施例当采用增量确定方法时服务器的工作流程；

图10为根据本发明的静态确定方法的流程图；

图11为区域有限规则的示意图；

图12为不覆盖规则的示意图；

图13为规则R3的示意图；

图14为规则R4的示意图；

图15为规则R5的示意图；

图16为根据本发明一个实施例所采用的增量确定方法的流程图。

图17示出本发明的标注位置确定***；

图18示出本发明的标注位置确定***中的服务器内确定标注位置的相关部件；

图19示出本发明的标注位置确定***中的客户机的相关部件；

图20为示出本发明的标注位置确定***的服务器中的增量标注确定装置的结构示意图

图21示出比例尺为s时实时标注确定方法运行时间与点数之间的关系的曲线；

图22为图21中点集比例尺为s/2的实时确定方法与增量确定方法标注时间比较曲线图；

图23为某一点集的初始标注结果的示意图；以及

图24为图23的局部区域比例尺s/2增量标注结果。

具体实施方式

在下文的实施例中以服务器作为点标注位置确定装置。

下面先用数学符号描述点标注问题。

设标注窗口R大小为W×H。P＝{p₁，p₂，...，p_n}是待标二维空间点集合。p_i坐标是(x_i，y_i)，且满足0≤x_i≤w，0≤y_i≤H。假设每个点p_i有四个候选标注位置(1、2、3、4)。C_i是p_i的候选标注位置集合，这里统一取C_i＝C＝{1，2，3，4}，即采用轴对称的4个矩形标注位置，如图8所示，一个点的四个标注位置从美学考虑，具有不同的优先级别，图8中数字小的优先级别高。这四个矩形分别表示为r_i(1)，r_i ⁽²⁾，r_i ⁽³⁾，r_i ⁽⁴⁾，点p_i的标注矩形r_i大小是w_i×h_i。如果满足条件： 则认为两点p₁和p₂在c₁，c₂(∈C)处冲突(即，相互重叠)。

p的一个标注结果L＝{(p_i，c_i)｜i＝1，2，...，n，c_i∈C{0}}满足以下条件：

1.无冲突。其表达式为

其中c_i＝0表示该点未标，对应的矩形r_i ⁽⁰⁾面积为0。

2.区域有限。表示为 $r_i^{\left(c_i\right)}\⋐R,i=\mathrm{1,2},...,n$

L称为优化标注结果如果满足下条件：

3.不存在p的另一标注结果L′，使LL′成立。

若p的两个标注结果L₁和L₂满足条件L₁L₂，称L₂优于L₁，由L₁到L₂的过程称为对L₁的扩展。显然优化标注结果是由某一起始标注结果扩展至一固定点(无法扩展的标注结果)而得到的，且p可以具有多个优化标注结果。标注结果L的标注数量N(L)是L中c_i不为0的个数。显然N(L)可以作为衡量标注质量的指标，因此p的不同优化标注结果具有不同的质量，而要求从所有优化标注结果中寻找出质量最高(即标注数量最多)的最优化结果是相当困难的(NP问题)。本发明讨论的点标注确定方法的要求如下：

输入：W，H，p_i，r_i(i＝1，2，...，n)

输出：优化标注结果L

确定方法并未要求寻找最优，因此本发明的确定方法的目标是在WebGIS环境下尽量提高该方法性能。

图9示出根据本发明一个实施例当采用增量确定方法时服务器的工作流程，其包括如下步骤：

在步骤S32，该服务器选择合适的比例尺，利用本发明的静态确定方法确定全部点标注位置；

在步骤S33，等待用户的服务请求；

在步骤S34，读入该用户显示比例尺；

在步骤S35，该处读入的用户显示比例尺与服务器预先确定标注时所采用的比例尺相比较；

如果比例尺相同，则进行到步骤S36，使用服务器预先确定的标注位置发送给用户；

如果该比例尺不同，则进行到步骤S37，使用根据本发明的增量确定方法确定标注位置，并把结果发送给用户。

下面分别描述在服务器工作过程中所用的静态确定方法和增量确定方法。

静态标注确定方法

图10示出根据本发明的静态标注确定方法。由于WebGIS对地图标注确定点标注确定方法的性能要求较高，因此本发明的静态确定方法采用类似参考文献1的基于规则的启发式方法，参考文献1在第一阶段利用一系列规则缩小候选标注位置，在第二阶段采用启发式规则得到优化标注结果。

为了加速运算，除参考文献1中三个规则外，我们附加了两个规则用于标注点候选标注位置的初始化。这样整个标注确定点标注确定方法可以分为三个阶段：

第一阶段为初始化阶段：采用规则R1和R2对每个点的候选标注位置进行初始化(步骤S22)；

1.规则R1：区域有限规则。如果 $r_i^{\left(j\right)}\⊂⃒R,$ 候选位置j从候选标注集中删除。如图11所示，其中灰色部分表示可用的标注候选位置，如果一个点的候选位置超出标注区域外，该候选位置被取消，图11中点剩下位置2为候选标注位置，其它位置都不可用。

2.规则R2：不覆盖规则。如果k，p_kr_i ^(j)，候选位置j从候选标注集中删除。如图12所示，其中灰色部分表示可用的标注候选位置，如果点的标注候选位置内部有其它的点，该候选位置被取消，图12中点的候选标注位置只剩下2和4，其它位置不可用。

规则R1和R2的加入使得相当一部分不可用的候选标注位置被删除，减少了后续处理的时间。

第二、三阶段对应参考文献1确定方法的两个阶段，不同的是候选标注位置间的冲突均采用实时确定，而不是直接输入冲突图。第二阶段采用规则R3-R5(对应于参考文献1的规则L1-L3)将没有冲突的点标注，遍历全部点，直到不再有满足R3-R5的点。由于标注过的点将不再参加后面的运算，这会大大减小运算量。第三阶段对还未标注的所有点进行标注位置搜索，搜索标注候选位置最多的点，并删除该点的具有最多冲突的候选标注位置(步骤S23)；再次应用R3-R5。重复上述过程直到所有的点都被标注完毕或不能被标注，即得到一个优化标注结果(步骤S24)。

下面参照图13-15简要描述规则R3-R5。

规则R3：如图13所示，如果点p有一个候选标注位置p_i和其它标注位置没有任何冲突，则p_i就是点p的标注位置，删去点p的其它候选标注位置；

规则R4：如图14所示，如果点p有一个候选标注位置p_i，p_i只和点q的某一个候选标注位置q_k冲突，而点q有一个候选标注位置q_j(j≠k)只和点p的某一个候选标注位置p_l(l≠i)重叠，则p_i和q_j分别为点p和点q的标注位置，删去点p和点q的其它候选标注位置；

规则R5：如图15所示，如果点p只剩下一个候选标注位置p_i，和p_i重叠的候选标注位置形成了一个小集团，则p_i为点p的标注位置，删去所有和p_i冲突的候选标注位置。

确定方法伪代码见下文。代码第9行确定p的邻域，其大小由第2行确定的最大标注宽和高决定。由于p的候选标注的改变导致对该邻域重新利用规则R3、R4和R5。

以下是静态点标注确定方法的伪代码：

PointLabel(W_i，H_i，p_i，r_i(i＝1，2，...，n))；W_i为第i个点的标注框的宽度，H_i为第i个点的标注

                                             框的高度，p_i为第i个点的坐标，r_i为第i个点的半径

∥阶段1

1.L←；L为标注集合，对L初始化为空集，即所有点都没有确定标注

2. $w_{\max }\←\underset{i=1}{\overset{n}{\max }}\left(w_i\right),h_{\max }\←\underset{i=1}{\overset{n}{\max }}\left(h_i\right);$ 确定所有标注的最大宽度和最大高度，其4倍为冲突小邻域的高度和宽度

3.使用规则R1和R2初始化点p_i的候选标注集，并修改L

∥阶段2

4.对所有点p_i使用规则R3，R4和R5修改候选标注集，并修改L

∥阶段3

5.重复

6.p←未标点集中候选标注最多的点

7.c←p候选标注集中冲突最多的候选标注

8.删除c

9.Γ←以p为中心点宽和高分别为4×w_max和4×h_max的矩形；对冲突小邻域中的点进行处理

10.使用R3，R4和R5于Γ中未标注点，并修改L

11.直到L未改变

12.输出L

增量标注确定方法

上述点标注确定方法的标注效率虽然略低于模拟退火点标注确定方法，但从运行时间讲，该确定方法有很大的优势。但当点数很大，并且申请服务的用户较多时，每个用户采用该确定方法实时确定自己所在区域的点标注位置，仍然会耗用很多时间。考虑到基于位置的服务中，大量的用户活动的整体区域是一定的(如在某一城市)。我们可以采用上述确定方法确定出该区域在某一合适的比例尺下的标注结果并存储。在此基础上，任意用户所关心的局部区域都是上述整体区域的一个子集，局部区域内部点标注在比例尺不变时，是全局标注的一个子集。如果局部区域比例尺改变，该区域点的标注位置会有所改变。下面给出的局部区域点标注的增量确定方法，可用于当比例尺不变或比例尺缩小时，快速确定局部区域点标注结果(假定标注大小不随比例尺变化)。

参见上文的静态标注确定点标注确定方法的伪代码，下面接着参照图16描述根据本发明的在上述静态标注确定点标注确定方法的确定结果上进行的增量确定方法。

图16示出根据本发明一个实施例所采用的增量确定方法的流程图。如果用户所采用的比例尺Φ与服务器中预先确定标注所用的比例尺S不同，则判断该用户的比例尺Φ是变大还是变小(步骤S41)。假设L是全部区域点集合p在比例尺s下由静态确定方法得到的优化标注结果。要求子区域R(即p的一个子集)在比例尺Φ(≠s)下的标注结果L(Φ)。可以根据Φ与s的关系分两种情况考虑。

1.Φ＜s(步骤S43)。比例尺减小相当于地图放大操作，相对点之间距离变大，因此此时可标点的数量不比L少。此时子区域内的点p根据标注位置c分三种情况：

(1)c＞0并且r^(c)R。即该标注位置位于子区域内部，则将(p，c)加入到以L(Φ)；

(2)c＞0并且 $r^{\left(c\right)}\⊂⃒R.$ 即标注位置局部落在子区域之外。对p的其它候选标注位置以优先权为序依次替换。若某一新的候选标注位置c′满足R1和R2，并且不影响其在L中邻域点的标注位置，则将(p，c′)加入到L(Φ)；否则将(p，0)加入到L(Φ)(不可标)；

(3)c＝0。由于在原比例尺下不可标的点，在新的比例尺可能可标，则采用类似于(2)的方法进行标注。

2.Φ＞s(步骤S42)。比例尺增大相当于地图缩小操作，相对点之间距离变小，原来可标注点可能变为不可标。因此对L中可标点应用静态确定方法。但是实际应用中当比例尺增大时，应考虑分级标注的情况，以避免出现区域内部布满了点，却只有极少数点被标注的情况。

显然，增量确定方法在比例尺减少时大大节约了确定时间。在实际使用过程中，初始比例尺s的选取十分重要，因为它决定了增量确定方法可使用的比例尺范围，因此要根据应用需求而定。对比例尺变化范围很大的情况，可以采取多初始比例尺方法，即确定在比例尺s₁，s₂，...，s_M下的静态标注结果，这时要考虑到初始结果对存储量的需求。

在此仅仅给出一种增量确定方法，但是只要能够实现如下功能，也可用其他不同的增量确定方法。该增量确定方法在服务器预算出的标注位置的基础上，确定比例尺改变后，判断是否有些点原来没有标注位置，现在可以标出(比例尺减小)；或者原来有标注位置，现在没有标注位置(比例尺增大)；增量确定方法由于不必遍历所有的点，比起传统点标注确定方法会减少确定时间。当大量用户同时向服务器申请服务时，可以节约的时间就相当可观。本发明的思想在于在静态确定方法的基础上采用了增量确定方法，而不限于具体采用何种增量点标注确定方法，任何一种增量点标注确定方法的设计都可以达到这个目的。

下面参照图17-24描述一种采用上述增量标注确定方法的***。如图17中所示，一个服务器B与多个客户机A1、A2、...、An进行通信。客户机A可以一种手持设备，例如手机、掌上电脑、PDA，或者为一台计算机，服务器B可以是计算机或一种专用设备。客户机A与服务器B之间通过有线或无线的方式进行通信。如图18所示，所述服务器B包括：静态标注存储装置21，用于存储图的整体区域在一个或多个预定比例尺下的点静态标注位置数据；比较装置22，用于比较所述客户机的显示比例尺与所述服务器的预定比例尺；选择装置23，用于根据比较结果选择适当的预定比例尺作为确定增量标注的基准；增量标注确定装置24，其与所述存储静态标注位置数据的装置和选择装置相连接，根据所述静态标注位置数据确定除了所述预定比例尺之外的其它比例尺下的标注数据与所述静态标注位置数据之间的差别；以及通信接口25，用于通过所述通信链路与所述客户机相连接，与所述客户机交换数据。如图19所示，所述客户机A包括：通信接口14，用于与服务器交换数据；标注位置存储装置11，用于存储来自服务器的标注位置数据；显示控制器13，用于把显示器的绝对或相对显示比例通过通信接口14发送到服务器B，并请求服务器确定用于显示的标注位置，并且当接收到来自服务器的确定标注位置的结果时控制显示器12根据来自服务器B的数据进行显示；显示器12，用于在显示控制器13的控制下，根据存储在存储器中的标注位置数据显示基于客户机指定的比例尺的图的点及其标注。

从客户机A发送到服务器B的显示比例可以是绝对的比例尺，也可以是在以前显示比例尺的基础上变化的相对比例尺。如果服务器B接收的是相对比例尺，则该服务器B把该客户机现在的显示比例尺加上该相对比例尺而得出该客户机A请求进行显示服务的绝对比例尺。并根据该绝对比例尺进行上述的处理。

如图20所示，所述增量标注确定装置24包括根据由选择装置所选择的预定比例尺，存储来自静态标注存储装置的在预定比例尺下可标记的点和标注位置的集合的存储器243，以及不可标记的点的位置的集合的存储器242。

如果比较装置22判断显示比例尺与一个预定比例尺相同，则所述选择装置23选择该预定比例尺，如果显示比例尺与所有预定比例尺不同并且存在大于该显示比例尺的预定比例尺，则在大于该显示比例尺的预定比例尺中选择最小的预定比例尺，否则选择最大的预定比例尺。

该增量标注确定装置24还包括判断装置241，

a.如果由选择装置23所选择的适当的预定比例尺小于显示比例尺，其判断：

a1)如果一个点的一个标注位置位于客户机浏览的子区域内部，则将把该标注位置加入到可标记标注的集合的存储器242中；

a2)如果一个点的一个标注位置位于客户机浏览的子区域之外，对该点的其它候选标注位置以优先权为序依次替换，若某一新的候选标注位置不超出标注区域外并且其内部没有其它的点，并且不影响其在可标记标注集合中邻域点的标注位置，则将该点的该标注位置加入到可标记标注集合的存储器243中；否则将把该点加入到不可标记标注集合的存储器242中；

a3)对在预定比例尺下不可标的点，采用上述(a2)的步骤进行标注位置的确定；

b.如果所述客户机的指定显示比例尺大于所述预定比例尺，则对原来的可标记点存储器中可标点应用静态标注位置确定方法确定其标注位置。

经过判断装置241判断之后确定的在客户机的显示比例尺下的标注数据被分别存储在不可标记点存储器和可标记点存储器中，并且把结果通过通信接口传输到客户机A上进行显示。

实验数据及标注结果

实验数据取自www.math.inf.uni-greifswald.de/map-labeling。程序语言采用Java，在IBM Thinkpad 770ED机器上的JDK环境下运行。选择当全部点集80％可以被标注时区域的比例尺做为确定存储在服务器的点标注结果的比例尺s。

关于确定方法的时间消耗，可以分为两部分讨论：首先是实时标注确定点标注确定方法。我们的确定方法中增加的规则2显著降低了运算时间，以250个点为例，仅用Wagner等人的三个规则，实时确定冲突情况，标注要用220秒，而加入规则2后只需1秒(我们实验中所需的确定时间要比Wagner等人的文章中给出的确定时间消耗大，原因之一是我们为了模拟WebGIS地图浏览真实情况，采用实时确定冲突情况，而他们是直接输入冲突图；之二是我们采用的Java语言要比C语言慢，并且我们测试的计算机速度较慢)。图21给出我们的实时标注确定点标注确定方法的时间消耗情况。虽然对于单个用户来说是可以忍受的，但对于WebGIS的应用来说，显然是很慢的。图22给出实时确定方法和增量确定方法对图21的点集在比例尺为s/2时标注的时间消耗，显然，与实时确定方法相比，增量确定方法时间消耗可以忽略不计，完全可以满足多用户并发申请。

以下给出了其中某一点集的标注结果。图23和图24分别为应用实时标注确定点标注确定方法对该点集的标注结果及增量确定方法对该点集的局部区域比例尺缩小一倍的标注结果。图中，×标志的点表示没有标注位置。显然，比例尺缩小使得原来很多没有标注位置的点得以标注。

针对基于会话模式服务的WebGIS中地图标注的主要矛盾，本发明设计了一种适合响应大量用户并发申请的标注确定点标注确定方法，其中增量确定方法大大减少时间消耗，提高了实时响应程度。在此基础上，可进一步设计快速线、区域标注***，以完成WebGIS的全部标注过程。

以上结合附图描述了根据本发明优选实施例的用于网络地理信息***中的地图点标注的确定方法和***。虽然本发明是针对于地理信息***进行描述的，但是显然可以把本发明的思想应用于电路图、机械图等等各种图中的标注显示，这些等价替换被包含在本发明的范围内。正如本领域技术人员所熟知的，在不背离本发明的精神实质和范围的情况下，本发明可以具有许多修改和变型，本发明将包括所有的这些修改和变型，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。

Claims (15)

1.一种网络***中的图的点标注位置确定方法，其中终端设备通过通信链路向点标注位置确定装置请求在指定显示比例尺下的图显示服务，点标注位置确定装置把在指定显示比例尺下的图信息发送到终端设备用于显示，其特征在于，所述标注位置确定方法包括如下步骤：

预先确定整体区域在一个或多个比例尺下的点静态标注位置并存储所确定的点静态标注位置结果；

当终端设备申请图中点显示并标注服务时，比较显示比例尺与预定比例尺的差别；

如果终端设备的显示比例尺与存储的静态标注位置所用的预定比例尺相同则使用原来存储的静态标注位置；

如果终端设备的显示比例尺与存储的静态标注位置所用的预定比例尺不同，则根据预先存储的静态点标注位置结果，由点标注位置确定装置利用增量方法确定终端设备显示比例尺下的新的标注位置，并把确定后的标注位置发送回终端设备。

2.根据权利要求1所述的标注位置确定方法，其特征在于，如果终端设备的指定显示比例尺与点标注位置确定装置存储标注位置所用的预定比例尺不同，则在大于终端设备的显示比例尺的预定比例尺中选择最小预定比例尺，并根据以所选择的预定比例尺预先确定的点标注位置结果的基础上使用所述增量方法确定在终端设备显示的标注位置；如果终端设备的显示比例尺大于点标注位置确定装置的所有预定比例尺，则在根据以最大预定比例尺的确定标注结果上确定在终端设备显示的标注位置。

3.根据权利要求1所述的标注位置确定方法，其特征在于，图中的每个点具有多个候选标注位置，所述预先确定整体区域在一个或多个比例尺下的点静态标注位置进一步包括如下步骤：

第一步骤，判断图的整体区域中的任何一个点的任何候选标注位置是否超出标注区域外，如果有一个候选位置，则取消该候选标注位置；

第二步骤，判断图的整体区域中的任何点的剩余候选标注位置内部是否有其它的点，如果有其他点则取消该候选标注位置，

其中在所述第二步骤中计算各点的候选标注位置之间的冲突时，只计算该候选标注位置与其小邻域内的点的候选标注位置之间的冲突，小邻域为以该候选标注位置所代表的点为中心的、分别以所有点的标注的最大长度和宽度的4倍为边长的矩形区域。

4.根据权利要求1、2或3所述的标注位置确定方法，其特征在于，所述图为地图、电路图或机械图，所述标注为地图、电路图或机械图中的标注。

5.根据权利要求1或2所述的标注位置确定方法，其特征在于，所述增量方法包括如下步骤：

a.如果所述终端设备的显示比例尺小于所述预定比例尺，则分三种情况进行处理：

a1)如果一个点的一个标注位置位于终端设备浏览的子区域内部，则把该标注位置加入到一个可标记标注的集合中；

a2)如果一个点的一个标注位置位于终端设备浏览的子区域之外，对该点的其它候选标注位置以优先权为序依次替换，若某一新的候选标注位置不超出标注区域外并且其内部没有其它的点，并且不影响其在所述可标记标注的集合中邻域点的标注位置，则将该点的该标注位置加入到所述可标记标注的集合中；否则将把该点加入到一个不可标记标注的集合中；

a3)对在预定比例尺下不可标的点，采用上述(a2)的方法进行标注位置的确定；

b.如果所述终端设备的指定显示比例尺大于所述预定比例尺，则对原来的可标记标注集合中可标点应用静态标注位置确定方法确定其标注位置。

6.一种图的点标注位置确定***，其包括点标注位置确定装置、终端设备以及点标注位置确定装置与终端设备之间的通信链路，其特征在于，所述点标注位置确定装置包括：

用于存储图的整体区域在一个或多个预定比例尺下的点静态标注位置数据的存储装置；

用于比较所述终端设备的显示比例尺与所述预定比例尺的比较装置；

用于根据比较结果选择适当的预定比例尺作为确定增量标注的基准的选择装置；

与所述存储装置和选择装置相连接，根据所述点静态标注位置数据确定除了所述预定比例尺之外的其它比例尺下的标注数据与所述点静态标注位置数据之间的差别的增量标注确定装置；

用于通过所述通信链路与所述终端设备相连接，与所述终端设备交换数据的通信接口。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于：

所述终端设备包括：

与点标注位置确定装置交换数据的通信接口，

用于存储来自点标注位置确定装置的标注位置数据的装置；

显示器；

控制器，用于把显示器的绝对或相对显示比例通过终端设备所包括的通信接口发送到点标注位置确定装置，并请求点标注位置确定装置确定用于显示的标注位置，并且当接收到来自点标注位置确定装置的确定标注位置的结果时，控制显示器根据存储在用于存储来自点标注位置确定装置的标注位置数据的装置中的标注位置数据显示基于终端设备指定的比例尺的图点及其标注。

8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述增量标注确定装置包括根据由选择装置所选择的预定比例尺，存储来自所述存储装置的在预定比例尺下可标记的点和标注位置的集合的存储器，以及不可标记的点的位置的集合的存储器。

9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，如果所述比较装置判断显示比例尺与一个预定比例尺相同，则所述选择装置选择该预定比例尺，如果显示比例尺与所有预定比例尺不同并且存在大于该显示比例尺的预定比例尺，则在大于该显示比例尺的预定比例尺中选择最小的预定比例尺，否则选择最大的预定比例尺。

10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述增量标注确定装置包括判断装置，其执行如下判断处理：

a.如果由选择装置所选择的适当的预定比例尺小于显示比例尺，其判断：

a1)如果一个点的一个标注位置位于终端设备浏览的子区域内部，则将把该标注位置加入到可标记标注的集合的存储器中；

a2)如果一个点的一个标注位置位于终端设备浏览的子区域之外，对该点的其它候选标注位置以优先权为序依次替换，若某一新的候选标注位置不超出标注区域外并且其内部没有其它的点，并且不影响其在可标记标注的集合中邻域点的标注位置，则将该点的该标注位置加入到可标记标注的集合的存储器中；否则将把该点加入到不可标记标注的集合的存储器中；

a3)对在预定比例尺下不可标的点，采用上述(a2)的步骤进行标注位置的确定；

b.如果所述终端设备的指定显示比例尺大于所述预定比例尺，则对原来的可标记标注集合中可标点应用静态标注位置确定方法确定其标注位置。

11.一种图的点标注位置确定装置，其特征在于，该装置包括：

用于存储图的整体区域在一个或多个预定比例尺下的点静态标注位置数据的存储装置；

用于比较来自发出标注确定请求的终端设备的显示比例尺与所述预定比例尺的比较装置；

用于根据比较结果选择适当的预定比例尺作为确定增量标注的基准的选择装置；

与所述存储装置和选择装置相连接，根据所述静态标注位置数据确定除了所述预定比例尺之外的其它比例尺下的标注数据与所述静态标注位置数据之间的差别的增量标注确定装置；

用于与外部通信的通信接口。

12.根据权利要求11所述的点标注位置确定装置，其特征在于，所述增量标注确定装置包括根据由选择装置所选择的预定比例尺，存储来自所述存储装置的在预定比例尺下可标记的点和标注位置的集合的存储器，以及不可标记的点的位置的集合的存储器。

13.根据权利要求11所述的点标注位置确定装置，其特征在于，如果所述比较装置判断显示比例尺与一个预定比例尺相同，则所述选择装置选择该预定比例尺，如果显示比例尺与所有预定比例尺不同并且存在大于该显示比例尺的预定比例尺，则在大于该显示比例尺的预定比例尺中选择最小的预定比例尺，否则选择最大的预定比例尺。

14.根据权利要求12所述的点标注位置确定装置，其特征在于，所述增量标注确定装置包括判断装置，其执行如下判断处理：

a.如果由选择装置所选择的适当的预定比例尺小于显示比例尺，其判断：

a1)如果一个点的一个标注位置位于终端设备浏览的子区域内部，则将把该标注位置加入到可标记标注的集合的存储器中；

a2)如果一个点的一个标注位置位于终端设备浏览的子区域之外，对该点的其它候选标注位置以优先权为序依次替换，若某一新的候选标注位置不超出标注区域外并且其内部没有其它的点，并且不影响其在可标记标注集合中邻域点的标注位置，则将该点的该标注位置加入到可标记标注集合的存储器中；否则将把该点加入到不可标记标注集合的存储器中；

a3)对在预定比例尺下不可标的点，采用上述(a2)的步骤进行标注位置的确定；

b.如果所述终端设备的指定显示比例尺大于所述预定比例尺，则对原来的可标记标注集合中可标点应用静态标注位置确定方法确定其标注位置。

15.一种用于确定点标注位置的终端设备包括：

用于与外部的一个点标注位置确定装置进行通信的通信接口；

用于存储来自所述点标注位置确定装置的标注位置数据的装置；

显示器；

控制器，用于把显示器的绝对或相对显示比例通过通信接口发送到点标注位置确定装置，并请求点标注位置确定装置确定用于显示的标注位置，并且当接收到来自点标注位置确定装置的确定标注位置的结果时，控制显示器根据存储在用于存储来自点标注位置确定装置的标注位置数据的装置中的标注位置数据显示基于终端设备指定的比例尺的图点及其标注。

Images