导航电子地图基本结构和新技术应用.ppt

卫星导航技术与导航地图基础知识 我国主流导航电子地图基本结构和新技术应用 我国主流导航电子地图基本结构多源数据采集技术分词技术在地址索引和POI分类中的应用动态交通信息数据结构3D导航技术行人导航技术 我国主流导航电子地图基本结构 国际上 导航电子地图产生于90年代初 由于那个时代无论在我国还是在欧美和日本 卫星导航技术和汽车导航市场都处于初级阶段 导航电子地图技术和产品还处于萌芽状态 日本当时在推动发展导航电子地图技术 产品和标准化方面处于世界领先地位 这与日本大力发展汽车导航技术和市场密不可分 我国真正进入规模化导航电子地图的研发 生产和商业化始于2003年左右 这与当时丰田公司将车载导航技术和产品引入中国汽车市场有着直接的关系 我国导航电子地图的数据结构和生产工艺也由此深受日本的影响 这种影响一直延续到今天 我国导航电子地图的产生和发展条件 国内有11家具备导航电子地图生产资质的单位 其中8家企业生产全国导航电子地图产品 地图的生产工艺 数据模型 地图产品技术规范基本一致 产品质量相差较大 我国导航电子地图企业的基本情况 数据内容和文件组织 国内导航电子地图的数据内容分为四类基本数据 道路数据背景数据注记数据索引 POI 数据 此外 为了数据组织的便利性和数据内容的扩展性 不同的图商和产品还要附加一些新的数据内容 例如行政区划和要素名称词典等 以上四类基本数据和扩展数据分别组织到分簇交换文件中 这些文件通常采用GIS通用格式文件 如SHAP MID MIF等互换性较强的文件 以某厂家的产品为例 道路簇文件 由13个文件组成 分别表示道路的 空间与核心属性拓扑关系道路名属性通行限制引导信息高度层 背景簇文件 由6个文件组成 分别表示 背景点 线 面的空间 属性和拓扑关系背景中的线与面的关系属于同一实体的面组合区县级行政区划面 注记簇文件 由1个文件组成 自然和地物的名称 显示文字 T 索引簇文件 由4个文件组成 分别表示 POI的空间 属性 父子关系和引导线关系位置点的邮编和行政区划编码位置点的地理信息 行政 居民点 人口 道路路段文件R 道路数据 道路等级 通行方向 空间层 交通禁行 限速 车道数 道路等级属性 高速道路城市高速国道 省道 县道市镇村道 城市内部主要交通干道 连接乡镇之间或乡镇与村的道路其它道路 包括有门或门卫的道路 道路狭窄或路况很差的道路 其他无法通车的道路九级辅路 非机动车辆通行的辅路我们定义为九级辅路航线 供车辆渡过河流 湖泊 海峡等水域的路线人行道路 道路形态属性 IC 连接高速和其它等级道路的路JCT 同等级高速之间连接的道路上下线分离 物理上有隔离带或地面画有双黄线标志的SA 服务区PA 停车区环岛 空间层 5层路网拓扑层 1 城市之间的连接道路 包括穿过城市的道路 这种道路是全封闭的 2 值为1的道路之间的连接道路 车辆能够以较短的时间通过或到达城市 3 高等级道路的连接路 能够提供较大的机动性 但不如值为2的道路提供的机动性高 4 能够容纳较多车辆 并且能够以适中的速度运行 是高等级道路之间的连接道路 5 在车辆数和速度上都小于其他等级的道路 并且包含了人行道 与高等级的道路形成最细的路网 主要用于短距离引导 节点文件R 种别代码值 节点类型 路口类型 路口关联的路段组 道路名称属性 路段 名称文件R Lname 名称文件R Name 路段对应的路名指针 路名性质 路名 路名解析 路口禁行 限行属性 路口限行关系文件C 路口交通禁行关系 描绘限行路线图的文件Cond 描绘限行路线图的文件CNL 提供可用于绘制真实路线或示意路线引导牌的道路线空间数据和转角数据 限行时间段的文件CR 每星期三到星期五的7 30到12 00和14 00到20 00 h7m30 h12 t4t5t6 h14 h20 t4t5t6 每天4 30到7 30道路顺方向行驶 h4m30 h7m30 2008年的8月8号到2009年的4月30号 其中每天的7 00到22 00 y2008M8d8 y2009M4d30 h7 h22 为路段文件 路口限行文件和限行路线图文件提供限行时间信息 道路引导关系 IC路段 高速路与普通路的连接路 上的引导文件CR 在这个交叉口上给出离开高速路的引导信息 语音和路标图 在IC路分叉处设立的引导标牌指针 在IC路分叉处开始的引导路径 JCT路段 高速路之间的连接路 上的引导文件Dr 在这个交叉口上给出沿出口道路方向的方面地点引导信息 语音和路标图 在JCT路分叉处设立的引导标牌指针 在JCT路分叉处开始的引导路径 Link1是进入线 Link2 Link3 Link4为退出线 Link1车道信息见下图 车道号码L1 L2 L3 L4分别为第一车道 第二车道 第三车道和第四车道 第四车道为附加车道 车道的通行方向以时钟顺时针方向所对应的数字表示 描述路口位置的车道信息文件Ln 背景数据 点文件BN 线文件BL 面文件BN 点状背景种类 线状背景种类 面状背景种类 注记数据 注记文件T 路名 地名 水系 绿地等注记类型 不同缩放尺度下的可显性 显示级别 一般提供4种基本的索引数据 POI索引邮编索引地点索引道路交叉口索引 索引数据 POI索引文件P 指的是一块区域本身不属于某个行政区划 但人们认为其属于某个行政区划 为了在人们认为的行政区划中能够检索到该POI 就在这里加入这个行政区划的名称 如河北廊坊的某个滑雪场 其名称为北京 滑雪场 人们都认为该滑雪场属于北京 但其实这个滑雪场属于河北不属于北京 为了人们在北京的行政区划中能够检索到该POI 就在这个字段中加入北京的行政区划号 这样在河北和北京两个行政区划中都可以检索到该POI POI索引 POI分类 POI属性 POI位置 POI属性 POI父子关系 POI与邻近道路关系 邮编索引文件Z 地点索引文件A 邮编索引 地点索引 道路交叉口索引文件Ac 由要素名称字典提供道路名称 交叉点序号10666 要素名称词典文件Fname 交叉口索引 我国主流导航电子地图基本结构多源数据采集技术分词技术在地址索引和POI分类中的应用动态交通信息数据结构3D导航技术行人导航技术 多源数据采集技术 我国早期导航电子地图的生产采用比较单一的外业数据采集方式 汽车轮采道路 自行车轮采POI是主要的技术手段 这种作业方式效率低 质量差 成本高 随着技术进步 现在已经发展到多种数据源的综合采集作业方式 例如高精度外业采集车 高分辨率影像资料分析技术 多渠道点信息综合技术等 这些来源多样化的外业数据和新技术的运用 大大丰富了外业采集手段 提高了外业数据质量 从单一外业向多源数据的转变 高精度外业采集车 利用航测技术开发的导航电子地图外业采集系统把传统GPS道路采集技术的数据精度从20米左右提高到厘米级 作业中 录入道路属性 计算出地物坐标 路宽 道路中心线 根据两侧匹配点 像平面 计算出来的道路线 摄影基线 右图像 计算出来的矢量地图 利用航测技术 从现场的视频数据和GPS DR定位数据综合分析道路两侧边崖线的坐标值 匹配点 采集作业系统 产品 高分辨率影像资料分析 利用影像资料把传统GPS道路采集技术的数据精度从20米左右提高到10米以内 从影像资料与GPS采集道路轨迹的对比中观察传统作业的数据误差 根据影像资料采集出来的道路数据 根据影像资料制作的背景数据 根据影像资料制作的导航电子地图产品在导航仪中的应用 多渠道POI数据采集处理技术 从单一渠道的外业 扫马路 发展到影像资料 电信运营商 商务网站 电话外呼等多种渠道的采集方式 从多源数据输入 到内业融合处理的深度POI生产平台 内容整合 作业员任务领取 内容整合 逐条POI信息的属性整合 任务提交 内容审核 作业员任务领取 内容审核 用电话询问方式核实数据 任务提交 我国主流导航电子地图基本结构多源数据采集技术分词技术在地址索引和POI分类中的应用动态交通信息数据结构3D导航技术行人导航技术 分词技术在地址索引和POI分类中的应用 自动分词就是将用自然语言书写的文章 句段经电子计算机处理后 以词为单位给以输出 为后续加工处理提供先决条件 此技术对于信息分析 情报检索 机器翻译 数据库管理和人工智能等IT应用方面有着关键性的作用 自动分词的实现 对于拉丁语系来说并不困难 其语言文字的形成结构中 词与词之间本身就有着明显的间隔符 如 空格 标点符号等 但对于中文来说 就是一个至今仍未能得以很好解决的技术难题 中文词与词之间没有着明显的间隔符 甚至连标点符号都没有的古文更是为难了 当今 国内外IT界的一些仁人志士们还在为此技术不懈努力着 分词技术 对POI名称和地址进行自动分词 为POI的自动分类和自动聚类提供支持 例如 北京协和医院 北京 行政区划 医院 医疗类 协和 特定称呼 易图通科技 北京 有限公司 北京 行政区划 公司 企业类 易图通 特定称呼 河北保定城南区新华大街12号 河北 保定 城南区 行政区划 大街 道路 新华 名称 12号 门牌 导航电子地图的POI名称和地址的自动分词 1 POI数据自动聚类对分词后的名称进行统计分析 寻找新发现的POI类别 并把相应的POI条目自动聚合到这个新类 例如 通过扫描数据库中的1200多万条POI 程序自动找相互重叠的词 经过统计分析 结果发现了一个事先未规定的类别 必胜客 将这些包含 必胜客 的POI自动组织为一个新的类别 必胜客 这是一种智能挖掘方法 2 POI坐标自动生成技术对于车载地图POI 名称和坐标是必采的数据 对于运营POI 名称和地址是必采的数据 由于运营POI数据源没有坐标值 但有地址信息 而自采POI数据源有坐标值 也可能有地址信息 再加上存在的道路空间信息 就可以实现POI坐标值的自动生成 系统有一个基础坐标库 以自采的POI地址和道路数据的坐标为基本 数据源的位置通过其地址信息与这个基础坐标库进行匹配 分词技术在POI采集中的的应用 分词技术在道路名称检索中的应用 道路全称 海淀中关村北大街 名称前缀 海淀 基本名 中关村 街道类型 大街 名称后缀 北 分词技术引入道路名称的检索机制 有利于道路名的分类索引和快速搜索 我国主流导航电子地图基本结构多源数据采集技术分词技术在地址索引和POI分类中的应用动态交通信息数据结构3D导航技术人行导航技术 动态交通信息数据结构 图商应提供本机地图的路段与发布中心的交通道路之间的匹配关系表 与动态交通信息发布系统的道路连接 本机地图的路段ID 发布中心的道路编码 本机的路段 起点 n1 终点 始点 始终点 终点 交通道路 1方向 交通道路 2方向 交通道路编码 3 弧段ID 3 弧段ID 2 弧段ID 1 交通道路编码 4 交通道路编码 1 交通道路编码 2 交通道路 3方向 交通道路 4方向 发布的道路 发布的道路ID 道路匹配的原理 建立本机地图的路段与中心发布路况的道路之间的匹配关系中心发布的道路通过这种关系可识别出本机地图上的对应路段 显示相应路况的路段和重新计算路径 我国主流导航电子地图基本结构多源数据采集技术分词技术在地址索引和POI分类中的应用动态交通信息数据结构3D导航技术行人导航技术 3D技术 2D地图是传统的符号化平面地图 其不足是使用者必须具备基本的地图识别和使用能力 否则不能将地图上的符号 图形 文字和数学关系 与现实世界的景物相对应 3D地图是平面地图与立体景物模型相结合的导航电子地图 立体景物包括道路交叉口 地标性建筑物等对汽车驾驶者识别道路前方状况 迅捷的判断行驶方向有重要意义的地图信息 3D技术增强导航能力 从2D到3D的发展历程 传统的2D地图 2D地图用透视投影形成的2 5D地图 2 5D地图上叠加地标性建筑物模型 2D地图 路口模式图 从2D与全景3D导航电子地图的对比 3D实景导航电子地图 我国主流导航电子地图基本结构多源数据采集技术分词技术在地址索引和POI分类中的应用动态交通信息数据结构3D导