导航应用的电子地图共享平台建设研究bnnt.docx

导航应用用的电子子地图共共享平台台建设研研究花存宏，龚龚丽芳，曾曾文华 （浙江省省第一测测绘院，杭杭州 33100012）摘 要要：导航航电子地地图一直直是我国国导航产产业化的的瓶颈问问题。本本文结合合浙江省省基础测测绘资源源和卫星星导航市市场实际际状况，通通过对导导航电子子地图的的技术特特点分析析研究，提提出了导导航应用用的电子子地图共共享平台台建设方方案，旨旨在为导导航电子子地图生生产企业业提供基基于导航航应用的的电子地地图资源源的共享享平台，从从而避免免重复建建设现象象，实现现数据共共享，为为导航电电子地图图产业发发展提供供技术支支撑。关键词：卫星导导航系统统 导航航电子地地图 基基础地理理信息 共享平平台1 1 引言言卫星导航航系统在在国民经经济建设设中占有有重要的的地位，是是国民经经济信息息化建设设的重要要组成部部分和推推进力量量，是直直接关系系到国家家安全和和经济发发展的关关键性技技术支撑撑体系。与与西方发发达国家家相比我我国的导导航电子子地图起起步晚，但但前景广广阔，其其应用已已逐渐从从车载向向手机、网网络等载载体延伸伸。面对对导航电电子地图图巨大的的商机，国国内众多多企业纷纷纷涌入入导航电电子地图图市场。但但大多数数企业在在缺乏政政策引导导和技术术支撑的的条件下下，各自自采集从从基础地地理数据据到交通通和社会会经济的的所有信信息，没没有形成成合理的的产业链链，存在在着盲目目投入和和低水平平重复建建设的现现象，造造成了大大量人力力、物力力及资金金的浪费费。我省省测绘部部门拥有有大量的的数据、技技术及人人才资源源，却由由于现有有基础地地理数据据的内容容、结构构以及其其更新周周期和服服务方式式等不能能满足导导航电子子地图生生产企业业的要求求而没有有得到有有效利用用。此外外，我国国目前还还没有完完全解决决地理信信息保密密和应用用之间的的矛盾，因因此基础础测绘资资源作为为社会信信息化公公共服务务平台的的作用不不能正常常发挥。为为解决导导航电子子地图产产业化存存在的问问题，我我们在浙浙江省测测绘局的的支持下下进行了了浙江省省导航应应用的电电子地图图共享平平台的研研究。2 2导航电电子地图图技术特特点 导航系统统主要组组成分为为硬件、软软件和电电子地图图三大部部分。导导航用电电子地图图是整个个导航应应用体系系的核心心，包括括基础地地理信息息相关的的背景数数据、道道路交通通、各种种兴趣点点以及实实时信息息数据。基础地理理数据包包含道路路、地名名、水系系、居民民地、境境界、铁铁路等信信息，这这些信息息是导航航应用不不可缺少少的基础础信息。表表1所示示导航电电子地图图与基础础地理数数据在数数据内容容、数据据组织结结构、拓拓扑关系系、数据据的准确确性等方方面的差差异。表1 基基础地理理数据与与导航电电子地图图的对比比基础地理理数据导航电子子地图数据内容u 以同样的的重要程程度描述述地表地地物特征征，着重重表达各各类要素素的位置置、形状状和基本本属性u 主要刻划划道路网网络信息息，充分分表达道道路交通通关系及及各类PPOI信信息数据组织结构u 用“比例例尺”的概念念来描述述地图对对现实世世界不同同详尽程程度的表表达u 不同比例例尺数据据按照相相应图幅幅组织u 较小比例例尺要素素通常需需进行“综合取取舍”，以消消除对空空间对象象繁杂细细部的表表达u 道路与PPOI数数据的描描述与表表达无比比例尺的的概念u 数据集的的存储分分区和图图层按照照路径优优化、地地址查找找及决策策支持的的效率进进行组织织u 不同详细细程度、不不同综合合程度、不不同抽象象程度的的数据在在应用时时需要建建立相互互之间的的链接关关系拓扑关系u 通常定义义数据中中点、线线、面的的拓扑关关系u 不表达道道路之间间的交通通关系u 表达道路路网络的的连通关关系u 表达道路路之间的的交通关关系，包包括优先先、禁行行、限制制等准确性要求u 1:1万万精度55M，11:5万万精度225Mu 现势性：根据经经济建设设需要几几年更新新一次u 动态性：无u 城市导航航定位精精度不低低于5MM，城际际导航定定位精度度不低于于25MMu 现势性：一般以以每年44次或更更高频率率更新u 动态性：动态交交通信息息非常重重要导航的重重心是道道路及与与道路相相关的地地名与交交通数据据，道路路数据必必须客观观、完整整地表达达现实世世界中道道路连通通关系。由由于基础础地理数数据并非非面向导导航应用用，因此此其道路路数据无无法很好好地满足足导航应应用需求求，体现现在：11) 基基础地理理数据中中的道路路以道路路中心线线表示，而而在导航航应用中中有物理理或法定定隔离带带的道路路需要按按照交通通流方向向表达道道路上下下行关系系。2)基础地地理数据据中立交交桥以点点或图示示符号的的方式表表示，不不表达立立交桥匝匝道与其其它道路路的连通通关系。33)基础础地理数数据在表表达两条条或数条条道路的的交叉处处时，不不论道路路在此处处是平面面交叉还还是立体体跨越，在在图面视视觉上能能够得到到反映，但但在数据据上不能能反映或或没有完完备的模模型描述述道路连连通关系系。这些些问题在在利用基基础地理理信息生生产导航航电子地地图的时时候，必必须进行行要素重重构，有有些还需需要实地地调查测测量进行行补充和和完善。3 3 数据据库设计计3.1 3.1 内容设设计由于基础础地理数数据与导导航电子子地图共共享平台台在数据据内容、数数据组织织结构、拓拓扑关系系等方面面存在差差异，因因此需要要对基础础地理数数据进行行加工处处理生成成导航电电子地图图共享平平台，亦亦即导航航应用的的电子地地图共享享平台是是在基础础地理数数据的基基础上经经过加工工处理生生成的面面向导航航应用的的基础地地理数据据集，主主要包括括道路网网络数据据、POOI（兴兴趣点）数数据、地地址数据据与背景景数据。我我们在导导航电子子地图共共享平台台的建设设过程中中，根据据导航应应用对数数据内容容详细程程度要求求的不同同，划分分为城际际与城市市两个表表达区域域。城际际导航的的主要数数据源为为1:55万基础础地理数数据；城城市导航航的主要要数据源源为1:1万基基础地理理数据。(1)从从内容的的划分上上说，导导航应用用的电子子地图共共享平台台由以下下四部分分内容构构成：a 道路路网络数数据：满满足导航航应用的的拓扑需需求，能能够完整整表达道道路间的的连通关关系，真真实反映映交通流流的实际际通行情情况，同同时还包包含桥梁梁、隧道道、加油油站、收收费站、高高速公路路出入口口、服务务区、车车渡等道道路附属属信息；b POOI数据据：包含含各类与与导航定定位相关关的各类类社会经经济设施施居民地地名称：城市小小区、村村庄、农农场、林林场及渔渔、牧业业点等；企事业业单位名名称；交交通要素素名：空空港、机机场名、海海港名、内内河港口口名、渡渡口名、铁铁路车站站名、地地铁站名名等；纪纪念地和和古迹名名：公园园、古建建筑、纪纪念地等等；c 地址址数据：包括地地址名称称、地址址拼音、所所在行政政区划名名称；d 背景景数据：包括行行政区划划、水系系、铁路路、居民民地、植植被。(2)从从数据尺尺度上说说，导航航电子地地图共享享平台由由城际导导航电子子地图共共享平台台与城市市导航电电子地图图共享平平台构成成。a 城市市是交通通活动最最频繁的的区域，在在单位面面积内，道道路的面面积、长长度，PPOI的的密度，道道路信息息的变化化频率都都是郊区区农村无无法比拟拟的，因因此需要要表达的的内容和和细节都都比城际际高的多多;b 城际际导航电电子地图图共享平平台表达达城市之之间道路路的连通通关系，主主要以11:5万万基础地地理数据据为数据据源；城城市导航航电子地地图共享享平台表表达城市市内部道道路之间间的连通通关系，主主要以11:1万万基础地地理数据据为数据据源；c 城际际导航电电子地图图共享平平台中只只需表达达城市内内重要的的交通干干道数据据。道路网络数据POI数据背景数据公路城市道路乡村道路道路附属设施交通服务政府机关铁路水系居民地注记行政区划高速公路国道省道县道乡道地址数据城际导航电子地图共享平台城市导航电子地图共享平台杭州市导航应用的电子地图共享平台元数据地图数据公众服务快速路主干道次干道支线内部道路3.2 3.2逻逻辑模型型图1 逻辑模型图城际导航航电子地地图的地地图数据据由道路路网络、PPOI、背背景及地地址四大大类数据据组成，每每类数据据又包含含若干个个子类，子子类下是是最基础础的小类类，共包包含1338个小小类。城城市导航航电子地地图的地地图数据据则按照照城市来来组织，覆覆盖整个个浙江省省的所有有县市区区，每个个城市地地图数据据内部的的组织结结构则与与城际地地图数据据相似，但但在小类类划分上上更为详详细共包包含1883个小小类。3.3 3.3物物理模型型城际导航航电子地地图与城城市导航航电子地地图在数数据库中中分开存存放，最最后使用用时由导导航提取取工具提提取。城城际导航航电子地地图的地地图数据据不区分分图幅存存储为一一个数据据集（ddataasett），小小类以ffeattureeclaass的的形式存存储于数数据集(dattaseet)中中；城市市导航电电子地图图的地图图数据分分城市不不区分图图幅存储储为多个个数据集集，每个个数据集集中又包包含多个个小类。城城际导航航电子地地图和城城市导航航电子地地图的元元数据则则均以单单独表（ttablle）的的形式存存储于数数据库中中。4 4共享平平台建设设外业数据采集内业数据采集质量控制已有DLG纸质地图或图集各类影像各种文字资料工作底图内业集成处理处理、转换、更新母库数据更新图2 导航电子地图建设流程4.1 4.1 建设流流程4.24.3 4.2 软件选选型和软软件开发发（1）导导航内业业处理软软件使用专业业的地理理信息系系统软件件ArccGISS来处理理所有的的内业数数据并开开发相关关的辅助助处理工工具提高高作业效效率。（2）导导航数据据管理软软件过程数据据管理软软件:过过程数据据存储为为Perrsonnal Geoodattabaase格格式,采采用专业业的数据据库管理理软件Miicroosofft AAcceess。结果数据据管理软软件:结结果数据据存储在在Oraaclee数据库库中,并并开发相相关的数数据库管管理软件件提取数数据、支支持数据据库的在在线更新新。（3）导导航数据据检查软软件在内业处处理软件件中开发发一系列列辅助工工具以检检查数据据的各种种图面及及内在的的逻辑错错误。（4）相相关辅助助软件主要用于于辅助内内业编辑辑,包括括自动连连接、自自动接边边、自动动转换、自自动融合合等工具具。4.4 4.3 资料收收集资料收集集阶段主主要是尽尽可能多多收集与与数据采采集区域域相关的的数字地地图（DDLG）、航航空影像像、卫星星影像、交交通旅游游图、行行政区划划图等资资料。在在资料收收集中应应特别注注重所收收集资料料的质量量（精度度、现势势性等），在在资料收收集过程程中，要要对所收收集的资资料进行行整理，形形成相应应的文档档，并入入库管理理，方便便以后查查找。4.5 4.4 数据预预处理依据所收收集的资资料加工工成工作作底图，作作为外业业作业的的基础。在在资料加加工过程程中，先先对前一一阶段所所收集的的资料进进行分析析，对资资料不完完整或不不符合作作业要求求的要进进行重点点标注，以以便在外外业作业业的过程程中进行行实地检检校与处处理。在在资料预预处理完完成后，成成果要入入库并形形成记录录文档。4.6 4.5 外业作作业准备备完成的工工作主要要包括外外业作业业规划及及外业采采集资料料、设备备准备等等。在外外业作业业规划中中需要制制定外业业数据采采集的进进度安排排，形成成作业分分区索引引图及作作业小组组分工说说明文档档等。并并在该过过程中为为外业数数据采集集准备必必要的地地图图形形拷贝、数数据采集集手薄、专专用采集集软件，以以及采集集数据所所需的车车辆、计计算机、定定位设备备等。4.7 4.6 外业作作业外业阶段段是对数数据进行行实地采采集和质质量检查查，该过过程又分分为外业业数据采采集、采采集成果果质量检检查、采采集成果果整理及及资料成成果移交交等几个个主要阶阶段。主主要工作作内容即即是按照照作业要要求和规规范采集集指定作作业区内内的道路路信息及及POII信息并并在作业业底图上上详细标标注,采采集成果果执行严严格的质质量控制制，检验验合格后后作业人人员上交交作业底底图及其其他相关关资料。4.8 4.7 内业作作业内业作业业的主要要任务是是对外业业作业成成果进行行统一处处理，主主要工作作包括数数据录入入、数据据编辑、数数据拼接接及关系系建立。数据录入入：将外外业采集集时记录录在工作作底图或或其他记记录信息息录入或或导入到到地图数数据库中中，并增增加地理理编码。数据编辑辑：使用用专门编编辑软件件，对采采集的几几何、属属性和关关系信息息进行编编辑处理理，包括括要素合合并、几几何要素素规整、属属性赋值值。数据拼接接：将不不同工作作区（图图幅）的的数据合合并起来来，进行行几何接接边、属属性规整整、关系系一致性性处理，包包括接边边处理、分分幅拼接接。关系建立立：包括括拓扑关关系和交交通关系系建立。建建立道路路网的连连通拓扑扑并按照照实际交交通流的的通行情情况建立立交通关关系。4.9 4.8 质量控控制内外业数数据质量量检查是是根据预预定的规规则对数数据的几几何表达达、属性性、关系系的正确确性、合合理性，以以及一致致性进行行检查、控控制。所所有质量量检查应应以数据据标准书书与作业业手册为为依据。4.10 4.9 更新维维护数据更新新时须首首先从数数据库中中提取需需要更新新区域的的数据集集，按照照作业流流程进行行更新作作业，更更新结束束通过专专门的软软件提交交。4.11 4.100 数据据安全在数据生生产的各各个阶段段均需对对原始数数据和成成果数据据进行备备份，并并将相关关资料归归档。5 5关键技技术导航应用用的电子子地图共共享平台台建设是是一个庞庞大而复复杂的工工程，其其中涉及及多方面面的关键键技术。（1）海海量数据据存储与与管理技技术：数数据库范范围覆盖盖全省的的1：55万和城城镇的11:1万万地图，数数据库中中存储了了大量与与导航应应用紧密密相关的的道路规规制信息息、POOI信息息等，信信息量大大内容丰丰富，为为此系统统构建了了Oraaclee9i+ArccSDEE8.33的数据据存储环环境，全全省数据据在分图图幅完成成编制后后通过批批量入库库工具导导入到OOraccle数数据库中中，数据据合幅则则通过自自动处理理程序在在数据库库中完成成。使用用数据时时通过数数据更新新服务平平台自动动按照用用户需求求提取。通通过这一一系列数数据管理理辅助工工具的开开发和应应用有效效的减少少了人工工干预，提提高系统统自动化化程度，保保证了数数据在生生产、传传输过程程中的一一致性。（2）快快速更新新技术：地图数数据库建建成后的的生存周周期依赖赖于数据据库的更更新周期期，更新新速度快快则数据据库的生生存期就就长,反反之则短短。在平平台建设设中通过过设定最最佳更新新周期和和采用新新的更新新技术建建立了一一种快速速稳定的的更新机机制，以以保证地地图数据据库获得得更长的的生存期期。（3）多多源多尺尺度数据据的整合合处理技技术：为为建立统统一的导导航应用用的电子子地图共共享平台台，需要要对各类类数据进进行分析析，遵照照导航地地理框架架数据标标准，针针对不同同类型数数据制订订具体的的数据生生产技术术细则，通通过对不不同资料料和数据据的要素素编码、分分层、坐坐标系、投投影、数数据格式式等进行行一系列列的标准准化和规规范化处处理，将将多源、多多尺度的的数据进进行综合合处理，协协调相互互间关系系，实现现各种数数据的整整合。（4）道道路网络络数据模模型的构构建：导导航电子子地图的的核心要要素是道道路网络络，道路路网络必必须正确确表达道道路之间间的连通通关系。现现有基础础地理数数据显然然不符合合这种表表达。因因此，需需要针对对导航电电子地图图的要求求构建道道路网络络数据模模型，采采用连通通拓扑的的数据模模型来表表达道路路间的连连通关系系。（5）空空间数据据连通拓拓扑关系系的建立立：导航航电子地地图的路路段结点点间要实实现基于于非平面面的连通通拓扑的的表达，而而基础地地理数据据都是基基于平面面的完全全拓扑的的数据模模型存储储数据的的，需要要处理其其中道路路的连通通拓扑关关系，按按照导航航电子地地图的道道路网络络数据模模型要求求，开发发软件实实现自动动、半自自动建立立和维护护道路的的连通拓拓扑关系系。（6）高高效质量量控制技技术：导导航电子子地图来来源于面面广，多多尺度、多多类型数数据，数数据量很很大。需需要开发发出比较较智能化化的数据据生产质质量控制制软件，减减少人工工检查工工作，切切实做好好大批量量数据的的质量控控制。6 6结束语语开展导航航应用的的电子地地图共享享平台建建设可以以充分利利用已经经生产的的基础测测绘产品品，为汽汽车、手手机、网网络导航航服务提提供基础础数据源源，一方方面充分分节约了了社会资资源，减减少了低低水平的的重复浪浪费；另另一方面面也为基基础测绘绘产品的的对外服服务和应应用提供供了一个个窗口。从从导航电电子地图图市场来来看，开开展该平平台建设设有利于于形成合合理的产产业链，促促进市场场的发展展和繁荣荣。当然然由于基基础测绘绘产品与与导航用用电子地地图在数数据组织织、表达达方式上上有较大大的差异异，在实实际生产产中还有有部分问问题，这这些需要要在今后后数据生生产中改改进。参考文献献:1汽汽车GPPS导航航系统通通用规范范 GBB/T119399220003.2导导航地理理数据模模型与交交换格式式 GBB/T119711120005.3导导航电子子地图标标准(草草案) GBTXXXXX.4导导航地理理数据采采集处理理技术规规程（送送审稿） GB/T xxxxxx-xxxxx.5蒋蒋捷,韩韩刚,陈陈军.导导航地图图数据库库. 北北京：科科学出版版社,220033.