第10章移動(dòng)導(dǎo)航電子地圖

第10章移動(dòng)導(dǎo)航電子地圖10.1移動(dòng)導(dǎo)航電子地圖概述1、基本概念2、相關(guān)技術(shù)3、分類(lèi)導(dǎo)航衛(wèi)星可以告訴我在哪兒?jiǎn)?？GNSS全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)可以定位我們自身在地球空間中的位置，只要我們使用一臺(tái)導(dǎo)航定位接收機(jī)。但導(dǎo)航定位系統(tǒng)采用大地坐標(biāo)系，例如GPS系統(tǒng)的WGS84坐標(biāo)系。大地坐標(biāo)系是以地球橢球赤道面和大地起始子午面為起算面并依地球橢球面為參考面而建立的地球橢球面坐標(biāo)系。采用大地經(jīng)度L、大地緯度B和大地高H為坐標(biāo)系的3個(gè)坐標(biāo)分量。GPS接收機(jī)告訴我們的只是我們位置所在的(B,L,H)坐標(biāo)點(diǎn)。用一個(gè)理想化的橢球體描述不規(guī)則的地球鴨梨型球體在這個(gè)橢球體上采用（B，L，H）3個(gè)坐標(biāo)分量確定球體上的一個(gè)位置點(diǎn)。找到你啦！你在N39°49′39″E116°16′49″不懂！還是不知道我在哪兒？大眾化的位置信息模型物理位置：大地坐標(biāo)系下描述的地球上唯一一點(diǎn)的精確數(shù)值，通常用四元組表達(dá)。

Location=(定位目標(biāo)，（B,L,H)，精度，時(shí)間）地理位置：用文本信息描述地球上某一區(qū)域內(nèi)的位置點(diǎn)，通常用四元組表達(dá)。

Location=(定位目標(biāo)，當(dāng)前位置名稱(chēng)，置信度，時(shí)間）語(yǔ)義位置：用更多的參考性文本信息描述地球上某一區(qū)域內(nèi)的位置點(diǎn)，通常用五元組表達(dá)。Location=(定位目標(biāo)，當(dāng)前位置名稱(chēng)，相關(guān)位置名稱(chēng)，位置屬性，時(shí)間）導(dǎo)航衛(wèi)星可以告訴我在哪兒啦！把GPS接收機(jī)告訴我們的(B,L,H)坐標(biāo)點(diǎn)—

物理位置模型，轉(zhuǎn)換成以周邊環(huán)境為參照物的地理信息描述—

語(yǔ)義位置模型。我們就可以理解導(dǎo)航衛(wèi)星定位的位置了。導(dǎo)航電子地圖就是實(shí)現(xiàn)位置模型之間的轉(zhuǎn)換介質(zhì)。找到你啦！你在導(dǎo)航衛(wèi)星幫助我們走入地圖GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星將其軌道參數(shù)等電文發(fā)射到地面接收機(jī)，接收機(jī)鎖定衛(wèi)星并將若干顆星的參數(shù)聯(lián)解，求出當(dāng)前位置點(diǎn)的坐標(biāo)（B,L,H）。接收機(jī)再把這個(gè)坐標(biāo)值輸出到導(dǎo)航儀的主機(jī)部分。導(dǎo)航儀據(jù)此裁剪和讀取存儲(chǔ)在本機(jī)的（或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的）導(dǎo)航電子地圖相應(yīng)區(qū)域數(shù)據(jù)。最后，把（B,L,H）投影到屏幕窗口中的地圖畫(huà)面上。接收機(jī)導(dǎo)航儀地圖卡接收軌道參數(shù)輸出(B,L,H)取地圖數(shù)據(jù)地圖投影信息化的道路實(shí)體和交通實(shí)體什么是導(dǎo)航電子地圖導(dǎo)航電子地圖是滿(mǎn)足人們駕車(chē)出行需要的專(zhuān)題地圖導(dǎo)航電子地圖是以衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、嵌入式移動(dòng)電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為物質(zhì)基礎(chǔ)的數(shù)字地圖導(dǎo)航電子地圖的核心內(nèi)容是道路實(shí)體和交通實(shí)體信息導(dǎo)航電子地圖的重要內(nèi)容是與道路相關(guān)的POI興趣點(diǎn)信息導(dǎo)航電子地圖隱藏有大量的非顯示的道路交通屬性信息導(dǎo)航電子地圖以易于人們操作和便于移動(dòng)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織導(dǎo)航電子地圖追求更強(qiáng)的現(xiàn)勢(shì)性，其使用價(jià)值取決于更新速度導(dǎo)航電子地圖還可以擴(kuò)展成行人導(dǎo)航、LBS位置服務(wù)、移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、Telematics汽車(chē)信息服務(wù)等新領(lǐng)域的應(yīng)用地圖換個(gè)角色學(xué)習(xí)后面的內(nèi)容

從現(xiàn)在起，你就是一位司機(jī)，要用駕車(chē)者的眼睛觀(guān)察前方路況，思考和判斷下一步的行車(chē)動(dòng)作…信息化的道路實(shí)體（1）導(dǎo)航電子地圖通常用抽象的矢量表達(dá)具象的現(xiàn)實(shí)道路導(dǎo)航電子地圖賦予道路足以滿(mǎn)足地圖顯示、規(guī)劃行車(chē)路徑、避免違章、安全駕駛等需求的屬性信息和路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（2）道路屬性從駕駛汽車(chē)的視角看，人們需要知道一條道路的以下特征：道路名稱(chēng)道路等級(jí)（1～6級(jí)公路、高速路、國(guó)道、城市干路、巷道…）道路功能（高速路主路、輔路、匝道、高架路、過(guò)河橋…）道路的通行條件（雙向通行、單向通行、禁行）收費(fèi)標(biāo)識(shí)中央隔離帶類(lèi)型（標(biāo)線(xiàn)、鐵柵、水泥墻…）車(chē)道數(shù)和出口方向標(biāo)線(xiàn)路寬限速坡度通行車(chē)輛類(lèi)型（卡車(chē)、小型車(chē)…）你能從畫(huà)面中找到那些道路屬性特征？（3）道路拓?fù)渚W(wǎng)駕駛汽車(chē)的過(guò)程是一種駛向預(yù)期目標(biāo)的行車(chē)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程表現(xiàn)為一條從當(dāng)前位置到目的地位置的行車(chē)路線(xiàn)。為了計(jì)算從一個(gè)地點(diǎn)到另一個(gè)地點(diǎn)的最優(yōu)路徑，需要建立道路網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反映了道路與道路之間，路口與鄰接道路之間的通行或禁行關(guān)系，以及道路的通行效率。L200N501N502L255L432路段L200:N501,N502…結(jié)點(diǎn)N502:L200,L432,L255拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表導(dǎo)航電子地圖采用“結(jié)點(diǎn)—

弧段”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以拓?fù)浔淼男问酱鎯?chǔ)在導(dǎo)航電子地圖中。（3）道路拓?fù)渚W(wǎng)的分層最佳路徑的求解問(wèn)題是導(dǎo)航電子地圖有別于其它地圖的重要特點(diǎn)。為了適應(yīng)嵌入式電子設(shè)備的計(jì)算環(huán)境，把數(shù)據(jù)量龐大的道路拓?fù)渚W(wǎng)進(jìn)行分層處理。分層的基本原則是按道路的等級(jí)分層。一個(gè)例子是將全國(guó)道路網(wǎng)絡(luò)分為3層。1層是最底層，將最詳細(xì)的道路加入網(wǎng)絡(luò)中，只要是汽車(chē)能通行的道路均加入其中。2層是將一些細(xì)小道路刪除，保留城市主干道、高速公路、國(guó)道。3層是最上層，只保留城市間的道路，如高速公路、國(guó)道等。1層2層3層（實(shí)例）在4種規(guī)劃策略中可以依次選擇其中任一種，通過(guò)比較最后確認(rèn)所鐘愛(ài)的路徑，進(jìn)入導(dǎo)航。開(kāi)始導(dǎo)航比較每種路徑的路線(xiàn)信息化的交通實(shí)體導(dǎo)航電子地圖的核心數(shù)據(jù)之一是交通信息。這些信息滿(mǎn)足駕車(chē)者對(duì)路口限行、前方通達(dá)地域、交通提示、實(shí)時(shí)路況和交通事件等情況的了解，以及按章行駛和安全駕駛的需要。交通實(shí)體包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。（1）路口限行信息表現(xiàn)一個(gè)路口上的交通禁行關(guān)系，例如從某個(gè)方向上禁止左轉(zhuǎn)彎。有時(shí)，限行信息中還包括禁止通行的時(shí)間或禁止通行的車(chē)種。禁止調(diào)頭（2）引導(dǎo)信息表現(xiàn)前方道路交叉口上，分出去的不同方向的信息。包括：通達(dá)地域的地點(diǎn)名稱(chēng)前方道路的名稱(chēng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)路口時(shí)的行駛路徑路口模式圖3D實(shí)景圖3D動(dòng)態(tài)實(shí)景圖語(yǔ)音提示信息通達(dá)地域信息前方道路信息過(guò)路口路徑息一個(gè)包含了交通限制，交通指示和交通通告等信息的平板，有圖案和文字出口方向路標(biāo)路口模式圖數(shù)據(jù)軟件對(duì)路口模式圖的應(yīng)用3D實(shí)景圖數(shù)據(jù)3D實(shí)景現(xiàn)場(chǎng)照片軟件對(duì)3D實(shí)景圖的應(yīng)用軟件對(duì)動(dòng)態(tài)交通信息的應(yīng)用（3）交通實(shí)體信息的數(shù)據(jù)組織以上各種路口限行數(shù)據(jù)和引導(dǎo)數(shù)據(jù)都以一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)到導(dǎo)航電子地圖中。這些數(shù)據(jù)有的是記錄表格，有的是圖片或流媒體，有的是語(yǔ)音文件。引導(dǎo)數(shù)據(jù)是導(dǎo)航電子地圖獨(dú)有的地理信息。在其他的地圖品種中不存在。描述路口限行的數(shù)據(jù)記錄表10.3移動(dòng)導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、數(shù)據(jù)分類(lèi)1)交通網(wǎng)絡(luò)的要素類(lèi)2）區(qū)域單元的要素類(lèi)3）零散分布的要素類(lèi)4）基礎(chǔ)背景要素類(lèi)2、數(shù)據(jù)特征數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)間、空間、多層次度尺度數(shù)據(jù)組織1、分尺度2、分區(qū)域3、分層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)點(diǎn)、線(xiàn)、面、弧ARC、NOD、IDX特殊數(shù)據(jù)的表示方法10.4移動(dòng)導(dǎo)航電子地圖的系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)定位、通信、導(dǎo)航（人機(jī)交互）如影隨形的電子技術(shù)離不開(kāi)的電子技術(shù)導(dǎo)航電子地圖的誕生和發(fā)展離不開(kāi)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和嵌入式電子技術(shù)的發(fā)展。沒(méi)有這兩大技術(shù)的存在和發(fā)展，也就沒(méi)有導(dǎo)航電子地圖的今天和未來(lái)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和嵌入式電子設(shè)備是導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)和應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)。所以，我們學(xué)習(xí)、生產(chǎn)和應(yīng)用導(dǎo)航電子地圖，必須了解這兩大電子技術(shù)的知識(shí)，并且學(xué)會(huì)如何利用它們的最新技術(shù)成果，提升和擴(kuò)展導(dǎo)航電子地圖的技術(shù)與應(yīng)用。影響和制約導(dǎo)航電子地圖發(fā)展的兩個(gè)因素衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位精度限制了地圖的精度嵌入式計(jì)算機(jī)芯片在速度、存儲(chǔ)容量方面的技術(shù)水平也制約了地圖數(shù)據(jù)的顯示能力、計(jì)算效率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量目前，民用GPS信號(hào)的定位精度為15米。這限制了導(dǎo)航電子地圖的數(shù)據(jù)精度，也限制了在安全駕駛、精確導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用。今后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航電子地圖的內(nèi)容、信息量、表現(xiàn)能力，以及應(yīng)用的廣度和深度上都有不可預(yù)計(jì)的前景。導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)企業(yè)導(dǎo)航電子地圖的生產(chǎn)屬于是資本密集型和勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)現(xiàn)有4家規(guī)模化生產(chǎn)導(dǎo)航電子地圖的企業(yè)，其主要特征是：生產(chǎn)線(xiàn)員工在千人以上；資金投入在億元以上；擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地圖生產(chǎn)和管理平臺(tái)；擁有完善的外業(yè)采集、內(nèi)業(yè)編輯、質(zhì)量控制和客戶(hù)定制流程；已經(jīng)完成了全國(guó)導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)資源的整合和儲(chǔ)備；進(jìn)入了以數(shù)據(jù)更新為主要業(yè)務(wù)的階段和開(kāi)發(fā)導(dǎo)航新技術(shù)的階段。導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)地理信息提供方導(dǎo)航地圖參考框架數(shù)據(jù)提供方POI信息提供方導(dǎo)航數(shù)據(jù)生產(chǎn)商導(dǎo)航數(shù)據(jù)交換文件導(dǎo)航數(shù)據(jù)編譯系統(tǒng)車(chē)載導(dǎo)航物理存儲(chǔ)文件車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備制造商便攜導(dǎo)航物理存儲(chǔ)文件便攜導(dǎo)航設(shè)備制造商互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器文件互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商從數(shù)據(jù)源到導(dǎo)航商品的產(chǎn)業(yè)全流程建立導(dǎo)航電子地圖企業(yè)商品化地圖制作導(dǎo)航電子地圖地圖產(chǎn)品申請(qǐng)資質(zhì)外業(yè)備案安全處理數(shù)據(jù)加密審查地圖出版導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)的行業(yè)監(jiān)管過(guò)程外業(yè)采集地圖編制導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)流程不同的地圖企業(yè)因?yàn)橹茍D工藝，生產(chǎn)能力，技術(shù)水平和質(zhì)檢控制力不一樣，制作的同一地區(qū)（青海湖109國(guó)道）的地圖數(shù)據(jù)量和準(zhǔn)確度大不相同。同一個(gè)立交橋（北京市金家村立交的輔路），四家企業(yè)分別制作成四種數(shù)據(jù)模式。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家保密制度相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)地圖在導(dǎo)航信息表達(dá)、數(shù)據(jù)交換和物理存儲(chǔ)格式上的統(tǒng)一為導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的合理分工提供一致的地圖數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)地圖產(chǎn)品在不同導(dǎo)航設(shè)備上的互換性凝聚先進(jìn)的導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的市場(chǎng)秩序保護(hù)國(guó)家安全利益在國(guó)際市場(chǎng)一體化的環(huán)境下保護(hù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力導(dǎo)航電子地圖標(biāo)準(zhǔn)族的成員涉及導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)的基本架構(gòu)和數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)：《導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)模型與交換格式》GB/T19711-2005

《導(dǎo)航電子地圖元數(shù)據(jù)》GB/T

XXXXX—XXXX《導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)分類(lèi)與編碼規(guī)范》GB/T

XXXXX—XXXX涉及導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)：《車(chē)載導(dǎo)航地理數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)規(guī)程》GB/T

20268—2006《車(chē)載導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品規(guī)范》GB/T

20267—2006《導(dǎo)航電子地圖安全處理技術(shù)基本要求》GB

20263—2006《車(chē)載導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量要求》GB/T

XXXXX—XXXX《個(gè)人位置導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量要求》GB/T

XXXXX—XXXX《導(dǎo)航電子地圖檢測(cè)規(guī)程》CH/T

1019—2010涉及導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)：《導(dǎo)航電子地圖圖形符號(hào)》GB/T

XXXXX—XXXX《車(chē)載導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用存儲(chǔ)格式》GB/T

XXXXX—XXXX《個(gè)人位置導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用存儲(chǔ)格式》GB/T

XXXXX—XXXX《導(dǎo)航電子海圖應(yīng)用存儲(chǔ)格式》GB/T

XXXXX—XXXX涉及導(dǎo)航電子地圖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)：《基于網(wǎng)絡(luò)的車(chē)載導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范》GB/T

XXXXX—XXXX國(guó)際上著名的導(dǎo)航電子地圖標(biāo)準(zhǔn)有：《GDF-GeographicDataFilesVersion4.0》ISO14825KIWIV1.22日本KIWI-W協(xié)會(huì)SDALV1.7美國(guó)NAVTEQ公司CarIN格式德國(guó)SIEMENS公司NDS(NavigationDataStandard)國(guó)際PSI組織可以看出，導(dǎo)航電子地圖標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目按照業(yè)務(wù)范圍分成了若干類(lèi)別，類(lèi)別之間構(gòu)成層次化的結(jié)構(gòu)關(guān)系。整個(gè)體系層次分明、分布合理，各標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目彼此銜接配套，構(gòu)成了一個(gè)完整、全面的體系結(jié)構(gòu)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)業(yè)與其他應(yīng)用行業(yè)之間實(shí)現(xiàn)信息資源共享奠定了基礎(chǔ)