[发明专利]一种面向海量路网数据压缩存储的层次网络构建方法

说明书

本发明公开一种面向海量路网数据压缩存储的层次网络构建方法，包括以下步骤：对海量网络数据进行层次划分，划分的层次可通过参数设定；在网络层次划分的基础上进行网络覆盖图的构建，重构上层网络基于最短路的拓扑特征，使上层网络依然具有连通性；在层次网络覆盖图的基础上对网络进行分区；在分层分区构建基础上，对区域内的节点进行压缩，通过计算所能到达的最近邻分区边界节点，将这个节点附着在边界节点上并保存相关信息，从而实现对海量网络数据的压缩。本发明主要用于对大规模道路网络的层次构建与压缩存储，在对网络做大规模压缩后仍能很好的保持网络的整体结构和拓扑特征，能够提高子网络分析算法效率。

技术领域

本发明涉及一种计算机信息处理技术，具体涉及一种面向海量路网数据压缩存储的层次网络构建方法。

背景技术

在面向大规模道路网络数据的地理信息系统应用中，道路网络复杂多样，信息量大。在导航系统设计中，面向大规模地理网络的路径查找往往会有很高计算复杂度，且不能支持网络的动态性，增加了查询时间，影响用户体验，且随着大数据技术发展，海量道路网络数据下的网络分析引起了越来越多的关注，传统算法在解决海量网络数据条件下的网络分析问题时往往具有很高的计算复杂度和内存占用。针对这一问题，在对现实道路网络进行观察研究的基础上，后续研究者提出了一系列的启发式优化算法，其中最重要的一种就是层次化方法。层次化方法通过挖掘道路网内部的层次特征，即不同的节点在搜索过程中有不同的重要程度这一事实来降低搜索空间。上述两种方法在降低算法复杂度，提升路径查询效率上具有显著的提升，但这同时也是以牺牲一定的预处理时间作为代价的。

层次化方法通过挖掘道路网内部层次特征，将不同层次节点集合构建出对应的上层覆盖网络。在路径搜索过程中，当搜索遇到一些上层节点时只释放上一层的节点集合和对应的边。这样通过不同层级网络的迭代构建可以减少很多无关搜索节点释放，进一步降低搜索空间。现有的层次化算法主要分为两种类型，一种是分割算法，利用道路网的平面特性对网络做分割，然后利用边界点及对应的距离构建高层网络。另外一种是利用节点重要度对节点进行层次划分，并构建相应的覆盖图，路径搜索过程在由原始网络和覆盖图的集合上进行。

在对大规模道路网络数据分析时，现有技术往往只需要提取一些重要节点来表征整个网络，即对整个网络在保持整体结构特征情况下做压缩。当前没有方法能很好的能解决这一问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种面向海量路网数据压缩存储的层次网络构建方法，现对大规模网络数据高精度压缩，并通过将压缩掉的节点信息保存在关联节点上实现对原始网络信息的保留。

技术方案：本发明一种面向海量路网数据压缩存储的层次网络构建方法，依次包括以下步骤：

(1)对道路网络属性信息进行筛选，提取必要属性信息并存储；对所有网络节点进行编码，利用网络数据中节点和边的起止节点的坐标信息构建网络拓扑关系；然后设计基于节点-边映射关系的网络存储数据结构；

(2)对原始道路网络节点进行层次划分，不同的划分方法产生不同的网络层次效果，然后根据不同分层结果对网络层次划分标准进行评估，初步判断划分结果是否满足区域特征；层次划分方法包括基于道路网络属性即根据道路所属等级进行划分，或者根据局部最优路径信息进行层次划分；此处，不同的网络层次效果包括网络层次划分、覆盖图构建和网络分区构建效果；

(3)根据道路网络层次划分结果，构建不同层次网络的覆盖图；覆盖图是由所属上层网络节点集和上层节点间不经过下层节点的最短路径构成，其构建过程基于下一层的网络覆盖图进行，通过对特定层次网络节点做局部搜索确定上层网络节点间连通性，通过遍历上层节点完成对网络覆盖图的构建；