一种地球空间网格域名的协议体系构建方法

技术领域

本发明涉及一种地球空间网格域名的协议体系构建方法。

背景技术

地理域名系统中传统方法基于经纬度位置标识，无法实现基于编码的数据注册，带来的问题是时空数据存贮无序，相互间匹配效率低，交互与共享困难。GeoWeb和what3Words以全球离散网格为基础构建编码、域名和空间信息管理发布体系，解决位置标识和空间信息管理与发布问题，为大数据条件下的“位置、对象、信息”共享融合提供了借鉴思路，但是它们只解决了其中一部分问题。具体来说，GeoWeb解决了域名转换问题，但主要针对专业空间信息，并没有解决大数据情况下泛在位置、对象及信息的转换问题，尤其是没有解决信息ID与位置码的统一问题。what3Words仅仅以网格编码为媒介，解决了经纬度这一抽象位置语义和近自然语言之间的编码转换问题，既没有涉及泛在位置转换问题，也未涉及大数据条件下的数据组织管理和发布问题。what3word系统只是位置编码系统，泛在位置信息互操作要解决的不仅是位置问题。

所谓协议(Protocol)是指为了完成某项特定任务，两个或者两个以上的计算机通信双方采取并共同遵从的一系列步骤或者规则。这个定义涵盖三层含义，即协议过程有序、协议共同参与和协议可完成性。协议过程有序是指协议自始至终是一个有序的过程，必须依次执行每一步骤，当前一步没有执行完成时，协议后面的步骤不可执行。协议共同参与是指协议的参与者至少由两个构成，当一个人通过执行该步骤可以完成该任务时，则该步骤不构成协议。协议可完成性是指该协议的执行必须能够完成指定任务，如果没有完成任何任务，则此空操作不构成协议。协议体系往往分为几个层级来定义，其目的是使得某一层的协议的改变不会影响其他层的协议。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术，提供一种地球空间网格域名的协议体系构建方法，分为剖分层协议、关联层协议、管理层协议和应用层协议。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种地球空间网格域名的协议体系构建方法，从剖分层、管理层、关联层和应用层四个层级建立了地球空间网格域名协议体系，包括剖分层协议、关联层协议、管理层协议和应用层协议；剖分层协议作为地球空间网格域名协议中最底层的协议，其作用在于泛在位置信息在GeoSOT地球空间剖分网格和GeoSOT-3D地球空间立体剖分网格参考框架下的网格剖分表达和网格编码方法；管理层协议面向基于地球空间网格域名的索引大表组织、地球空间网格域名映射关系和地球空间网格域名的命名授权；关联层协议是地球空间网格域名协议的核心协议层，面向泛在位置信息的互操作，即提供可交互的数据访问服务；应用层协议面向于用户，为用户提供地球空间网格域名的注册服务和解析服务。

在本发明一实施例中，所述剖分层协议包括网格剖分子协议和网格编码子协议；其中，网格剖分子协议是针对地理空间位置的网格化剖分表达；网格编码子协议具体如下：

对区域域名编码采用GeoSOT二进制一维编码，对专属域名编码采用GeoSOT-3D二进制一维编码，GeoSOT-3D二进制一维编码是一种对经度维、纬度维和高度维三个维度分开编码的编码方法，GeoSOT二进制一维编码不需要对高度维进行编码，经度维和纬度维编码与GeoSOT-3D同理；

经度维和纬度维二进制一维编码在计算编码间的包含关系时更具高效性，假设地球空间中泛在位置信息定位点P(x,y,z)，x、y和z分别为P点的经度坐标值、纬度坐标值和高度坐标值，满足x∈[-180°,180°]，y∈[-90°,90°]，z∈[0,50000000m]，且P点在第n级三维网格剖分层级下进行GeoSOT-3D二进制三维编码，则P点的GeoSOT-3D二进制经度维、纬度维和高度维的具体编码赋值公式分别如下：

上式为GeoSOT-3D二进制经度维编码公式，其中，GeoSOT

上式为GeoSOT-3D二进制纬度维编码公式，其中，GeoSOT

上式为GeoSOT-3D二进制高度维编码公式，其中，GeoSOT

因此，地球空间中泛在位置信息定位点P(x,y,z)的GeoSOT-3D二进制三维编码GeoSOT

(GeoSOT

相应的GeoSOT-3D二进制一维编码表示如下：

在本发明一实施例中，所述管理层协议包括地球空间网格域名组织子协议、地球空间网格域名映射子协议和地球空间网格域名命名授权子协议；其中，

地球空间网格域名组织子协议是针对地球空间网格域名索引大表管理的泛在位置信息组织的规范协议；

地球空间网格域名索引存储的数据库中键key为地球空间网格域名，值value为地球空间网格域名所表示空间位置范围内的泛在位置信息元数据和其存储母、子路径；

定义Num_of_Column()为获取指定值value中的列column数目的函数，则有n

地球空间网格域名映射子协议，具体如下：

根据GeoSOT-3D二进制三维编码，地球空间的GeoSOT-3D二进制一维网格编码和域名标识表达映射关系函数为

MF

GeoSOT

根据GeoSOT-3D地球空间立体剖分网格的八叉树剖分Z序编码，GeoSOT-3D网格编码和地球空间网格域名的映射关系存在以下关系，即建立网格剖分为下一层级的八个子网格的映射关系；

上式中

上式中

在某一GeoSOT-3D网格剖分层级下，三维网格编码和地球空间网格域名的映射关系表述如下：

其中x为经度坐标值，y为纬度坐标值，z为高度坐标值，n为剖分层级，RegionName为在剖分层级n下该编码对应空间区域的域名标识。

在本发明一实施例中，所述关联层协议包括基于地球空间网格域名的编码转换子协议、地球空间网格域名互操作子协议；其中，

基于地球空间网格域名的编码转换子协议是将地球空间网格域名作为中间件，实现不同行业的网格编码相互转换；不同行业组织对应的组织码集合如下：

OriCodeSet＝{OriCode

OriCode

组织码集合对应的专属码类型集合为

OriCodeSet＝{P_CodeType

P_CodeType

因此，基于域名的编码转换表示为如下的递进关系：

SP_RegionName

P_RegionName

地球空间网格域名互操作子协议，在同一地球空间网格域名对应的网格内，面向不同行业组织或者同一行业组织的不同部门，支持互操作，且能够实现网格内异构数据的交换；地球空间网格域名与网格编码、组织编码的映射关系如下，其中OriCode表示行业组织对应组织编码；

D

D

D

.......

D

o,a,p分别对应于组织标号、区域标号和专属标号，c为被表征的地理空间范围，n为在第N层级剖分下的网格数量，D

基于地球空间网格域名GGRN的不同组织或者同一组织的不同部门的空间互操作，即空间关联操作，空间关联操作参数就是地球空间网格域名GGRN。

在本发明一实施例中，所述应用层协议包括地球空间网格域名注册子协议、地球空间网格域名解析子协议；其中，

地球空间网格域名注册子协议，实现用户自定义地球空间网格域名，并在通过地球空间网格域名局部注册解析服务L2RS-GGRN在地球空间网格域名全局注册解析服务G2RS-GGRN中进行注册，地球空间网格域名注册的具体过程如下：

(1)用户通过地球空间网格域名系统平台，输入本次注册所属的组织域名，选择专属域名空间，输入泛在位置信息，平台由专属域名空间根据空间位置自动推算出区域域名，并向地球空间根域名服务器RootServ发出地球空间网格域名注册请求；

(2)地球空间根域名服务器RootServ判断用户是否具有注册权限，对于有权限用户将注册授权指令传递给编码服务器CodeServ；

(3)编码服务器CodeServ将生成的专属码传输给其所在第5层级的区域域名对应的数据服务器DataServ；

(4)数据服务器DataServ判别专属域名在第5层级区域域名内的局部唯一性，将具有局部唯一性的注册请求传递给区域域名服务器AreaServ；

(5)区域域名服务器AreaServ中的根服务器Root_AreaServ通过第2层级区域域名找到对应的区域子域名服务器Sub_AreaServ

(6)组织域名服务器OrgServ中的根服务器Root_OrgServ通过组织域名找到对应的组织子域名服务器Sub_OrgServ

(7)地球空间根域名服务器RootServ授权数据服务器DataServ将该专属域名及其对应的泛在位置信息存储在地球空间网格域名索引大表中；

(8)由组织域名服务器OrgServ向用户发送地球空间网格域名注册结果0即失败或者1即成功；

地球空间网格域名解析子协议包括组织域名纵向解析和区域域名纵向解析两种解析类型，解析过程将专属域名解析为其对应的泛在位置信息，具体如下：

(1)组织域名纵向解析

组织域名纵向递归解析是先按照组织域名分类，在该组织域名空间内进行解析的过程，其具体解析过程如下：

(1)用户通过地球空间网格域名系统平台，向地球空间根域名服务器RootServ发出<专属标号.区域标号.组织标号.根标号>地球空间网格域名解析请求；

(2)地球空间根域名服务器RootServ解析出组织域名和区域域名，通过解析出的组织域名找到组织域名服务器OrgServ；

(3)组织域名服务器OrgServ中的根服务器Root_OrgServ通过组织域名找到对应的组织子域名服务器Sub_OrgServ

(4)区域域名服务器AreaServ中的根服务器Root_AreaServ通过区域域名解析，根据第2层级区域域名找到对应的区域子域名服务器Sub_AreaServ

(5)数据服务器DataServ获得授权后，根据专属域名读取该服务器存储的地球空间网格域名索引大表中的泛在位置信息，并将读取的泛在位置信息通过地球空间网格域名系统平台传递给用户；

(2)区域域名纵向解析

区域域名纵向递归解析是先按照区域域名分类，在该区域域名空间内进行解析的过程，其具体解析过程如下：

(1)用户通过地球空间网格域名系统平台，向地球空间根域名服务器RootServ发出<专属标号.区域标号.组织标号.根标号>地球空间网格域名解析请求；

(2)地球空间根域名服务器RootServ解析出区域域名和组织域名，通过解析出的区域域名找到区域域名服务器AreaServ；

(3)区域域名服务器AreaServ中的根服务器Root_AreaServ通过区域域名解析，根据第2层级区域域名找到对应的区域子域名服务器Sub_AreaServ

(4)组织域名服务器OrgServ中的根服务器Root_OrgServ通过组织域名找到对应的组织子域名服务器Sub_OrgServ

(5)数据服务器DataServ获得授权后，根据专属域名读取该服务器存储的地球空间网格域名索引大表中的泛在位置信息，并将读取的泛在位置信息通过地球空间网格域名系统平台传递给用户。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明从剖分层、管理层、关联层和应用层构建相应的协议体系，以此来实现地球空间网格域名的注册、解析和基于地球空间网格域名的泛在位置信息互相关联和空间互操作。地球空间网格域名注册与解析是一项公共服务，域名注册服务主要面向个人用户，由用户提出注册地球空间网格域名的申请；解析服务主要面向个人用户和单位，如寄递企业发送地球空间网格域名，返回相应的地址、三段码/四段码等信息。

附图说明

图1为本发明地球空间网格域名注册示意图。

图2为本发明组织域名纵向解析示意图。

图3为本发明区域域名纵向解析示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供了一种地球空间网格域名的协议体系构建方法，从剖分层、管理层、关联层和应用层四个层级建立了地球空间网格域名协议体系，包括剖分层协议、关联层协议、管理层协议和应用层协议；剖分层协议作为地球空间网格域名协议中最底层的协议，其作用在于泛在位置信息在GeoSOT地球空间剖分网格和GeoSOT-3D地球空间立体剖分网格参考框架下的网格剖分表达和网格编码方法；管理层协议面向基于地球空间网格域名的索引大表组织、地球空间网格域名映射关系和地球空间网格域名的命名授权；关联层协议是地球空间网格域名协议的核心协议层，面向泛在位置信息的互操作，即提供可交互的数据访问服务；应用层协议面向于用户，为用户提供地球空间网格域名的注册服务和解析服务。

以下为本发明具体实现过程。

本发明一种地球空间网格域名的协议体系构建方法，构建的地球空间网格域名模型协议体系分为剖分层协议、关联层协议、管理层协议和应用层协议。

1、剖分层协议

剖分层协议作为地球空间网格域名协议中最底层的协议，其主要作用在于泛在位置信息在GeoSOT地球空间剖分网格和GeoSOT-3D地球空间立体剖分网格参考框架下的网格剖分表达和网格编码方法。面向泛在位置信息空间管理，剖分层协议包括网格剖分子协议和网格编码子协议。

1.1网格剖分子协议

网格剖分子协议是针对地理空间位置的网格化剖分表达。

1.2网格编码子协议

本文对区域域名编码采用GeoSOT二进制一维编码，对专属域名编码采用GeoSOT-3D二进制一维编码。GeoSOT-3D二进制一维编码是一种对经度维、纬度维和高度维三个维度分开编码的编码方法。GeoSOT二进制一维编码不需要对高度维进行编码，经度维和纬度维编码与GeoSOT-3D同理，不再赘述。

经度维和纬度维二进制一维编码在计算编码间的包含关系时更具高效性。假设现有地球空间中泛在位置信息定位点P(x,y,z)，x、y和z分别为P点的经度坐标值、纬度坐标值和高度坐标值，满足x∈[-180°,180°]，y∈[-90°,90°]，z∈[0,50000000m]，且P点在第n级三维网格剖分层级下进行GeoSOT-3D二进制三维编码，则P点的GeoSOT-3D二进制经度维、纬度维和高度维的具体编码赋值公式分别如下。

GeoSOT-3D二进制经度维编码公式如下。其中，GeoSOT

GeoSOT-3D二进制纬度维编码公式如下。其中，GeoSOT

GeoSOT-3D二进制高度维编码公式如下。其中，GeoSOT

因此，地球空间中泛在位置信息定位点P(x,y,z)的GeoSOT-3D二进制三维编码GeoSOT

(GeoSOT

从而相应的GeoSOT-3D二进制一维编码表示如下。

2、管理层协议

管理层协议主要面向基于地球空间网格域名的索引大表组织、地球空间网格域名映射关系和地球空间网格域名的命名授权等。该协议是地球空间网格域名协议中的基础协议，规定了地球空间网格域名管理的组织结构。

2.1地球空间网格域名组织子协议

域名组织子协议是针对地球空间网格域名索引大表管理的泛在位置信息组织的规范协议。

地球空间网格域名索引存储的数据库中键(key)为地球空间网格域名，值(value)为地球空间网格域名所表示空间位置范围内的泛在位置信息元数据和其存储母、子路径等。泛在位置信息元数据如通用寄递地址编码中的国别码、寄递企业码和物品属性码等。

定义Num_of_Column()为获取指定值(value)中的列(column)数目的函数，则有n

表1地球空间网格域名索引大表的网格组织协议规范

2.2地球空间网格域名映射子协议

本节对GeoSOT-3D的地球空间网格域名映射展开介绍，GeoSOT不需要对高度维进行映射，不再赘述。根据GeoSOT-3D二进制三维编码，地球空间的GeoSOT-3D二进制一维网格编码和域名标识表达映射关系函数为

MF

根据GeoSOT-3D地球空间立体剖分网格的八叉树剖分Z序编码，GeoSOT-3D网格编码和地球空间网格域名的映射关系可以存在以下剖分关系，即建立网格剖分为下一层级的八个子网格的映射关系。

下式中

下式中

具体在某一GeoSOT-3D网格剖分层级下，三维网格编码和地球空间网格域名的映射关系可以表述如下。

其中x为经度坐标值，y为纬度坐标值，z为高度坐标值，n为剖分层级，RegionName为在剖分层级n下该编码对应空间区域的域名标识。

2.3地球空间网格域名命名授权子协议

地球空间网格域名命名授权子协议用于验证地球空间网格域名中专属域名在其所对应的区域域名空间中的局部唯一性，该协议规定的命名授权的算法步骤如表2所示。

表2地球空间网格域名命名授权子协议算法过程

3、关联层协议

关联层协议是地球空间网格域名协议的核心协议层，面向泛在位置信息的互操作，即提供可交互的数据访问服务。该协议层规定了基于地球空间网格域名的各行业编码转换算法以及基于地球空间网格域名的互操作方法。

3.1基于地球空间网格域名的编码转换子协议

基于地球空间网格域名的编码转换子协议是将地球空间网格域名作为中间件，实现不同行业的网格编码相互转换。

现有不同行业组织对应的组织码集合

OriCodeSet＝{OriCode

该组织码集合对应的专属码类型集合为

OriCodeSet＝{P_CodeType

在某一专属域名P_RegionName

因此，基于域名的编码转换可以表示为如下的递进关系。

SP_RegionName

P_RegionName

3.2地球空间网格域名互操作子协议

在同一地球空间网格域名对应的网格内，可以面向不同行业组织或者同一行业组织的不同部门，支持互操作，且可以实现网格内异构数据的交换。地球空间网格域名与网格编码、组织编码的映射关系如下，其中OriCode表示组织部门编码。

D

D

D

.......

D

基于地球空间网格域名GGRN的不同组织或者同一组织的不同部门的空间互操作，即空间关联操作，空间关联操作参数就是地球空间网格域名GGRN。

假设寄递行业有物流公司A(LogisticsCompanyA)和物流公司B(LogisticsCompanyB)，可以通过GGRN对它们各自的信息进行空间关联操作。实现空间关联操作的表达式如下。

select*from LogisticsCompanyA LCAjoin LogisticsCompanyB LCB

on LCA.GGRN＝LCB.GGRN

4、应用层协议

应用层协议主要面向于用户，为用户提供地球空间网格域名的注册服务和解析服务。该协议层包括地球空间网格域名注册子协议和地球空间网格域名解析子协议。

4.1地球空间网格域名注册子协议

用户可以自定义地球空间网格域名，并在通过地球空间网格域名局部注册解析服务L2RS-GGRN在G2RS-GGRN中进行注册，针对地球空间网格域名注册具体过程进行了开放式协议和分级命名空间的分发。泛在位置信息带上地球空间网格域名之后，可以让空间数据变得更有价值。地球空间网格域名注册的具体过程如图1所示，地球空间网格域名注册过程与对应传递的元数据如表3所示。

具体从服务器层面来说，

(1)用户通过地球空间网格域名系统平台，输入本次注册所属的组织域名，选择专属域名空间，输入泛在位置信息，平台由专属域名空间根据空间位置自动推算出区域域名，并向地球空间根域名服务器RootServ发出地球空间网格域名注册请求。

(2)地球空间根域名服务器RootServ判断用户是否具有注册权限，对于有权限用户将注册授权指令传递给编码服务器CodeServ。

(3)编码服务器CodeServ将生成的专属码传输给其所在第5层级的区域域名对应的数据服务器DataServ。

(4)数据服务器DataServ判别专属域名在第5层级区域域名内的局部唯一性，将具有局部唯一性的注册请求传递给区域域名服务器AreaServ。

(5)区域域名服务器AreaServ中的根服务器Root_AreaServ通过第2层级区域域名找到对应的区域子域名服务器Sub_AreaServ

(6)组织域名服务器OrgServ中的根服务器Root_OrgServ通过组织域名找到对应的组织子域名服务器Sub_OrgServ

(7)地球空间根域名服务器RootServ授权数据服务器DataServ将该专属域名及其对应的泛在位置信息存储在地球空间网格域名索引大表中。

(8)由组织域名服务器OrgServ向用户发送地球空间网格域名注册结果0(失败)或者1(成功)。

表3地球空间网格域名注册过程与对应传递的元数据

4.2地球空间网格域名解析子协议

地球空间网格域名解析子协议包括组织域名纵向解析和区域域名纵向解析两种解析类型，解析过程将专属域名解析为其对应的泛在位置信息。

(1)组织域名纵向解析

组织域名纵向递归解析是先按照组织域名分类，在该组织域名空间内进行解析的过程，其具体解析过程如图2所示，组织域名纵向解析过程与对应传递的元数据如表4所示。

具体从服务器层面来说，

(1)用户通过地球空间网格域名系统平台，向地球空间根域名服务器RootServ发出<专属标号.区域标号.组织标号.根标号>地球空间网格域名解析请求。

(2)地球空间根域名服务器RootServ解析出组织域名和区域域名，通过解析出的组织域名找到组织域名服务器OrgServ。

(3)组织域名服务器OrgServ中的根服务器Root_OrgServ通过组织域名找到对应的组织子域名服务器Sub_OrgServ

(4)区域域名服务器AreaServ中的根服务器Root_AreaServ通过区域域名解析，根据第2层级区域域名找到对应的区域子域名服务器Sub_AreaServ

(5)数据服务器DataServ获得授权后，根据专属域名读取该服务器存储的地球空间网格域名索引大表中的泛在位置信息，并将读取的泛在位置信息通过地球空间网格域名系统平台传递给用户。

表4组织域名纵向解析过程与对应传递的元数据

(2)区域域名纵向解析

区域域名纵向递归解析是先按照区域域名分类，在该区域域名空间内进行解析的过程，其具体解析过程如图3所示，区域域名纵向解析过程与对应传递的元数据如表5所示。

具体从服务器层面来说，

(1)用户通过地球空间网格域名系统平台，向地球空间根域名服务器RootServ发出<专属标号.区域标号.组织标号.根标号>地球空间网格域名解析请求。

(2)地球空间根域名服务器RootServ解析出区域域名和组织域名，通过解析出的区域域名找到区域域名服务器AreaServ。

(3)区域域名服务器AreaServ中的根服务器Root_AreaServ通过区域域名解析，根据第2层级区域域名找到对应的区域子域名服务器Sub_AreaServ

(4)组织域名服务器OrgServ中的根服务器Root_OrgServ通过组织域名找到对应的组织子域名服务器Sub_OrgServ

(5)数据服务器DataServ获得授权后，根据专属域名读取该服务器存储的地球空间网格域名索引大表中的泛在位置信息，并将读取的泛在位置信息通过地球空间网格域名系统平台传递给用户。

表5区域域名纵向解析过程与对应传递的元数据

本发明从剖分层、管理层、关联层和应用层构建相应的协议体系，以此来实现地球空间网格域名的注册、解析和基于地球空间网格域名的泛在位置信息互相关联和空间互操作。地球空间网格域名注册与解析是一项公共服务，域名注册服务主要面向个人用户，由用户提出注册地球空间网格域名的申请；解析服务主要面向个人用户和单位，如寄递企业发送地球空间网格域名，返回相应的地址、三段码/四段码等信息。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。