LBS应用的数据设计方法

导读：每当打开一幅地图数据，比如高德、美团、滴滴或者快的打车，你头脑中一定会浮现出一个问题，这些几何数据是怎么设计的呢？要如何设计才能快速显示或者导航呢？所以本文将讲述LBS应用的数据设计方法。

与LBS有关的数据多种多样，大致可以分为：用户数据、地图数据和显示文字数据。其中，用户数据由不同的应用来定义，如用户的聊天记录或对战记录；文字数据往往是和兴趣点相关的，如商铺信息或用户的微博。用户数据和文字数据架构的构建不是LBS数据构建的难点，LBS数据的难点在于对地图数据的理解。

一幅地图数据的大致样子如图1所示。

图1 地图外观

可以看出，地图数据去除附加的一些属性（如属性、名称等），从几何的设计构成上说，主要由点、线、面组成，比如：

• BMD（基本显示模块）：主要是线、面；
• 3D（三维建筑物）：主要依赖于点；
• POI（兴趣点）：主要是点和文字；
• ROUTE（道路）：主要是线（道路）、点（道路的拓扑点）、线点线（交规）；
• JV（路口指示）：主要是线点线（路口指示）；
• ADMIN（行政区划）：主要是面；
• VOICE（语音）：属于附加属性；
• ORTHO（卫星正交影像）：属于面；
• DTM（数字高程图）：属于面；
• TMC（实时交通信息）：主要是点、线、面三种类型的TMC。

点的设计，本质上属于一种索引或者排序，我们已经在“兴趣点和名称搜索”一文中详细描述过。面的设计，就是要保证形状的最简，没有什么可说的。LBS中三维物体的设计，与其他应用中的三维设计相同，都是一种通用设计，也没有必要详述。本期主要介绍线的设计分为道路的设计、路口的设计两大类。在路口的设计中，将讲述简单路口的设计、复杂路口的设计、交规的设计、和路口附属设施的设计。

道路的设计

道路是由一连串形状点组成的，如P1，P2，P3，P4，…，Pn。这从P1→Pn所定义的顺序实际上就是导航引擎在渲染形状点时的顺序，即画线方向。

行驶方向是用画线方向来定义的。如果行驶方向为正，意味着行驶方向与画线方向相同，即行驶方向是从画线方向的第一个点到最后一个点。如果行驶方向为负，意味着行驶方向与画线方向相反，即行驶方向是从画线方向的最后一个点到第一个点。

道路的基本特性如下。

• 道路的名称；
• 道路的等级；
• 道路的通行能力等级等。

在这些属性中，最常见的属性是道路的等级和道路的通行能力等级。

道路的等级一般有：高速公路、国道、省道、县道、乡道、县乡村内部道路（村道）、城市快速路、主要道路、次要道路、普通道路、小路。

道路的通行能力等级是一个数字（范围为0～10），与道路等级有一定的相关性。其最重要的作用有两个：路径计算时用以设置启发式搜索的权重；保证道路的拓扑连通性。

在进行线的设计时，主要考虑其几何形状特性。由于上面的这些属性往往是附属在道路的几何形状上的，所以，在道路的几何建模上，没有特殊之处。

在进行道路的几何建模时，是通过道路的构成来构建几何道路的。道路的构成具体分为：上下线分离、交叉点内、JCT（高速连接路）、环岛、服务区的道路、引路（高速与一般道路、一般道路之间的道路）、辅路、引路+JCT、出口、入口、右转车道A/B、左转车道A/B、左右转车道、普通道路、服务区+引路、服务区+JCT、服务区+引路+JCT。

一般来说，每种道路的构成是以其在交通中的实际用途而定的。但是，在设计中大致分为以两种类型的路。

• 一般路口的道路；
• 复杂路口的道路，是指具备上下线分离特点的道路。

一般路口的道路设计没有什么特别，每条道路用一条几何线来表示。在一般路口中，以最复杂的环岛为例，设计如图2所示。

图2 环岛的设计

复杂路口的道路设计往往是和上下线分离的道路相关联的。上下线分离的道路如图3所示，是指由中央隔离带分隔为上行及下行的两条道路。

图3 上下线分离

上下线分离的道路在路口的地方一般会用交叉点来表示。这种上下线分离的道路的建模过程如图4所示。

图4 上下线分离的设计

路口设计

路口的设计，本质上就是线、点、线的关系。我们上文已经介绍，在LBS地图中，线、点、线的关系根据路口的类型来分，主要可以分为两种关系：简单路口和复杂路口。

考虑到从某条道路（或道路上的某条车道）可以驶向的道路（或车道）并不相同，所以设定了第三种关系：交规（导航线）。

考虑到道路上与通行有关的标志或警告，所以设定了第四种关系：道路设施或指示。

简单路口的设计

简单路口的关系是一种典型的道路拓扑，其拓扑结构大体如图5所示。

图5