综合能力笔记-第11章导航电子地图制作.doc

窗体顶端第十一章 导航电子地图制作第1节 导航与导航电子地图导航系统的构成导航系统一般采用gps与航位推算法(传感器+电子陀螺仪)组合方式实现定位，通过触摸显示屏或者遥控器进行交互操作，能够实现实时定位、目的地检索、路线规划、画面和语音引导等功能，帮助驾驶者准确、快捷地到达目的地。导航系统一般由定位系统、硬件系统、软件系统和导航电子地图四部分构成。1 定位系统目前主要的定位系统是以航天技术为基础，以高速运动的卫星瞬间位置作为已知数据，采用空间距离后方交会的方法，计算待测点位置的系统。通常由空间部分、控制部分和客户端三部分组成。除美国的全球定位系统gps外，目前世界上的卫星导航定位系统还有俄罗斯的格洛纳斯、欧盟伽利略以及我国的北斗。到1994年3月，全球覆盖率高达98的24颗gps卫星星座己布设完成。2硬件系统导航硬件平台包括车载主机、显示器、定位系统和其他控制模块。车载主机是整个gps车载导航系统的心脏，车载主机由若干个电子控制单元(electric control unit，ecu)构成，它们可以独立完成特定的功能，并与其他单元模块协同工作。这些模块中最重要的是由gps接收机、航位推算(dead reckoning，dr)微处理器、车速传感器、陀螺传感器构成的定位模块。gps系统和dr系统组合构成的定位导航模块可以很好地解决短时间内丢失gps卫星信号的问题，又可以避免dr系统的误差随时间积累。目前普通民用gps和dr组合定位设备(gps惯性设备)已经可以达到1 000 m无gps信号的情况下的航向精度和10 m的距离精度。3软件系统软件系统由系统软件和导航应用软件组成。系统软件包括操作系统和设备驱动两部分。操作系统一般采用嵌入式实时操作系统(rtos)，如国外的vx-work、qnx、palmos、windows ce和国内的hopen os等。导航应用软件是专门针对车载导航应用需求开发的软件系统，运行在车载主机中。基本功能包括：定位与显示、地图浏览与信息查询、智能路线规划、语音引导等。4导航电子地图导航电子地图是在电子地图的基础上增加了很多与车辆、行人相关的信息，导航电子地图是导航的核心组成部分，是否有高质量的导航电子地图直接影响到整个导航的应用。导航电子地图具有以下特点：(1)能够查询目的地信息。(2)存有大量能够用于引导的交通信息。(3)需要不断进行实地信息更新和扩大采集。导航电子地图的内容导航电子地图数据，主要包括道路数据、poi数据、背景数据、行政境界数据、图形文件、语音文件等。1道路要素导航电子地图的道路要素一般包含的内容如下表所示。表1 111 导航电子地图道路要素要素类别要素类型功能道路link高速公路线类路经计算城市高速线类路经计算国道线类路经计算省道线类路经计算县道线类路经计算乡镇公路线类路经计算内部道路线类路经计算轮渡(车渡)线类路经计算节点道路交叉点点类拓扑描述图廓点点类拓扑描述2 poi导航电子地图的poi一般包含的内容如下表所示。表1112 导航电子地图poi要素类别要素类型功能poi一般兴趣点点类检索道路名点类检索交叉点点类检索邮编检索点类检索地址检索点类检索3 背景数据导航电子地图的背景数据一般包含的内容如下表所示。表1113导航电子地图背景数据要素类别要素类型功能建筑层街区面状要素显示城市道路布局结构房屋建筑面状要素显示建筑物轮廓围墙线状要素显示建筑物之间的相互关系和连接状况铁路数据干线铁路线状要素显示干线铁路的基本走向地铁线状要素显示地铁的基本走向城市轻轨线状要素显示城市轻轨的基本走向水系江面状要素背景显示河面状要素背景显示湖面状要素背景显示水库面状要素背景显示池塘面状要素背景显示海面状要素背景显示游泳池面状要素背景显示水渠线状要素背景显示水沟线状要素背景显示植被树林面状要素背景显示绿化带面状要素背景显示草地面状要素背景显示公园面状要素背景显示经济植物面状要素背景显示4行政境界导航电子地图的行政境界数据一般包含的内容如下表所示。表1 114导航电子地图行政境界数据要素类别要素类型功能行政区界国界面状要素显示行政管理区域范围省级界面状要素显示行政管理区域范围地市级界面状要素显示行政管理区域范围区县级界面状要素显示行政管理区域范围乡镇级界面状要素显示行政管理区域范围5图形文件导航电子地图的图形文件一般包含的内容如下表所示。表1 115 导航电子地图图形文件要素类别要素类型功能图形高速分支模式图图片显示增强3d分支模式图图片显示增强普通道路分支模式图图片显示增强高速出入口实景图图片显示增强普通路口实景图图片显示增强p01分类示意图图片显示增强3d图模型、图片显示增强标志性建筑物图片图片显示增强道路方向看板图片显示增强6语音文件导航电子地图的语音一般包含的内容如下表所示。表11-1-6 导航电子地图语音要素类别要素类型功能语音泛用语音声音文件导航辅助方面名称语音声音文件导航辅助道路名语音声音文件导航辅助导航电子地图制作过程1产品设计(1)需求分析。将同类需求进行合并，调查分析需求的范围、类型、资源消耗、实现可行性等，并根据分析结果区分其等级。(2)需求评审。(3)产品设计。设计内容包括产品计划、产品范围、产品实现方式、成本预算、资源配置、发布格式、品质要求、风险控制以及产品相关的子产品和产品线设计。(4)规格设计。(5)工具开发。(6)工具测试。(7)样品制作。(8)产品开发任务编制。根据需求评审的最终结果，编制产品设计书，主要规定新产品、新要素、新规格、新内容的开发计划、开发范围、数量目标和质量目标等内容。2产品生产(1)生产计划编制。(2)公共情报信息收集。(3)情报信息初步处理。(4)实地采集信息。(5)数据库制作。(6)逻辑检查。逻辑检查和拓扑一致性检查。(7)产品检测。(8)保密处理。(9)数据审查。(10)数据转换和编译。(11)产品发布。导航电子地图的应用领域在汽车工业领域，从豪华汽车到中低端汽车都能成为导航地图应用的载体；在消费电子领域，从专业的pnd设备到gps手机、数码相机、psp等都可以运用导航电子地图进行导航应用，通过消费电子导航设备能够为乘用车拥有者提供便捷的导航服务；通过基于移动通信技术的lbs服务，导航电子地图能够为手机用户提供在线导航及位置服务。窗体底端窗体顶端112产品设计1 产品设计书编写导航电子地图产品设计书的编写，需要经以下步骤完成：(1)对导航电子地图产品的需求进行整理、分析，分析为满足需求所需要的成本、生产时间、质量要求，并将分析结果进行汇总、整理；(2)根据分析结果进行产品开发范围、产品开发路线、产品关键节点的设计；(3)进行产品规格设计；(4)进行产品实现的工艺路线设计；(5)进行产品实现过程中的采集、编辑、转换、检查工具设计；(6)进行产品测试、验证的相关设计；(7)进行产品生产过程中的品质过程设计；(8)进行产品设计与实现过程中的风险控制过程设计；(9)进行产品发布过程设计。11212 设计目标导航电子地图的产品设计目标主要需满足以下几方面要求：(1)能够满足导航电子地图应用的客户需求和市场应用需求；(2)满足导航电子地图应用的具体硬件、软件、行业应用以及环境需求；(3)通过设计对数据采集、加工编辑和转换发布过程进行说明定义；(4)使导航电子地图产品满足国家相关政策法律要求；(5)使导航电子地图产品满足行业相关标准(如：车载导航电子地图需满足汽车工业的工业标准)。11213设计内容导航电子地图产品的设计内容至少包含以下几方面要求：(1)导航电子地图产品的需求及需求对应方案；(2)导航电子地图产品的开发范围定义；(3)导航电子地图产品的产品规模定义；(4)导航电子地图产品的产品开发路线；(5)导航电子地图产品开发的工艺要求和流程；(6)导航电子地图产品应用的环境要求；(7)导航电子地图产品的数据采集、加工编辑和转换方案；(8)导航电子地图产品开发关键节点；(9)导航电子地图产品的地图表达要求。11221 产品标准定义1导航电子地图制作标准一般来讲，导航电子地图的标准包括数据采集标准和数据制作标准。2导航电子地图制作标准的特点3导航电子地图标准说明1)数据库规格设计内容(1)要素定义：准确地描述设计对象的性质和内涵，并与现实世界建立明确的对应关系；(2)功能设计：明确要素在导航系统中所起的作用和用途，功能设计是要素模型设计和制作标准的基础；(3)模型设计：构建要素的存储结构，并设置与其他要素之间的逻辑关系，保证导航功能的实现；(4)采集制作标准：地图要素是现实世界的反映，合理、科学的表达要素类和要素与要素之间的拓扑关系是导航功能实现的关键，采集制作标准就是要科学合理地表达要素类别和拓扑模型。2导航电子地图制作标准的特点(1)准确性。(2)适用性。 (3)权威性。举例：车道信息定义：车道信息是指交叉路口处或专用调头口前，用于指示驾驶者行驶的地面或空中悬挂标牌上的箭头信息。车道信息由车道数、各车道行驶方向的引导箭头构成，按类型分主车道信息和附加车道信息。模型：车道信息在数据库中记录为一组关系信息，按“线点线”的模型记录和存储。“线点线模型是将车道信息记录在路口主点上，通过记录“进入iink”和“退出link表示具体的车道信息。功能设计：导航系统能够根据车道信息数据，提前预告前方路口或分歧处的车道行驶规则，驾驶者可以根据导航系统的提示，提前做好变道或转向准备，为驾驶安全和交通畅通带来辅助作用。采集和制作标准：在导航数据库中，道路要素和属性是核心，道路网络的拓扑建立是导航数据最基本也是最重要的内容。道路要素主要包括以下几项基本属性：道路种别(等级)、道路方向、道路名称、道路功能等级。道路功能等级：是对路网中道路综合通行能力的一种等级划分，国际上通用的标准分为5个级别。道路要素主要包括以下几项基本属性道路种别(等级)、道路方向、道路名称、道路功能等级。道路通行方向在道路link上通过记录不同的通行方向代码来区分道路的方向信息，分为单方向道路和双方向道路。道路名道路名是道路link上制作的道路名称。道路名分为普通道路名与编号拳型道路名。普通道路名分为官方名称、别名、曾用名和立交桥名。2)poi设计内容poi即兴趣点(point of interest)。(1)模型。(2)功能设计。通过名称、拼音、分类菜单等方式检索具体poi对象；根据poi不同分类显示不同的类别检签图。 (3)相关属性。行政区划数据中的行政区划代码，任何poi都属于某一个行政主体；关联的道路link，任何poi都属于某一条道路；类别检签图图形，任何poi都有一个分类，属于某一个分类，给定一个显示类别的特征图片。11222产品标准测试请在此处填写内容！1测试目的(1)测试标准制定的是否符合客户需求；(2)测试标准是否涵盖了目前所能预测到的以及前期调研的大部分情况；(3)测试目前的制作工艺和作业水平能否满足标准的要求，是否需要进行标准优化或生产资源的调整。2测试方法11223产品制作工艺设计1工艺设计概述工艺设计应说明制作项目的主要生产过程和这些过程之间的输入、输出的接口关系。一般地，应用流程图或其他形式清晰、准确地规定出生产作业的主要过程和接口关系。2工艺设计的类型(1)按照工艺设计针对的对象来分，可分为：新产品小范围样品试做工艺；老产改品改进工艺；量产生产工艺。(2)按照工艺涵盖的范围来分，可分为：整体工艺设计；详细工艺设计。3工艺设计的要求(1)制作过程清晰明了，有明确的输入输出过程以及相关文件或数据等；(2)在工艺流程图标中能清晰显示各数据制作环节的责任团体；(3)在生产工艺设计中需要体现品质控制节点；(4)必要时除流程图以外，还需制作对应各个制作环节的工程表，说明制作方法、所需工具、输入输出、检查方法、责任人等内容。11231需求设计工具软件有两种，即通用软件和专用软件。1需求分析需求分析的成果是需求设计文件，该文件需要包括导航功能描述、数据表达内容、数据规格和操作界面说明等内容。具体阐述如下：(1)导航功能描述用于阐述该项需求需要实现的功能。(2)数据表达内容用于阐述该项需求具体实现的内容，如每个字段的值域等。(3)数据规格用于阐述该项需求通过何种形式来实现，点、线、面或一组关系。(4)操作界面说明描述功能的操作过程，明确人机交互流程和输入输出数据格式等a2可行性分析需要与开发人员、用户进行可行性分析，包括时间和资源上的限制、数据源调查与评估、技术可行性评估、系统的支持状况等。3需求规格说明书需求规格说明书描述了工具的需求，是联系需求分析与系统分析的重要桥梁。11232工具开发工具开发主要分四个阶段，即软件概要设计、详细设计、alpha测试和beta测试。概要设计包括系统的基本处理流程、系统的组织结构、模块划分、功能分配、结构设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等。在详细设计中，描述实现具体模块所涉及的主要算法、数据结构、类的层次结构及调用关系。详细设计应当足够详细，能够根据详细设计报告进行编码。11233工具测试工具测试的目的主要包括两个方面：(1)避免错误的发生，确保工具能够正常高效的运行；(2)通过好的测试用例发现至今未发生的错误。工具测试工具测试分为alpha测试和beta测试。1)alpha测试alpha测试由研发测试人员在开发环境下模拟实际操作进行的测试，其目的是评价软件 产品的功能、局域化、可使用性、可靠性、性能和支持。2)beta测试beta测试是一种验收测试。验收测试是软件产品完成了功能测试和系统测试之后，在产品发布之前所进行的软件测试活动。beta测试由多个软件使用者来承担，使用者通过不同的测试用例，来测试软件各项功能。通过beta测试之后，软件才能正常的投入使用。2)beta测试根据不同的项目，样品制作分为重点项目样品制作和常规样品制作。窗体底端窗体顶端第3节 产品开发编制作业任务书1 概 述说明本次作业任务对应的产品版本：任务目标、任务量、整体完成期限等相关内容。2任务分解(1)根据作业任务中所涉及的作业类型、性质、所处地理位置将整体的作业任务分解为若干子任务。(2)对于分解后的子任务分别明确作业区域、任务量、任务开始时间及截止时间。3作业成果主要技术指标和规格明确作业成果的种类及形式、坐标系统、投影方法、比例尺、数据基本内容、数据格式、数据精度以及其他技术指标等。4设计方案(1)规定作业所需的主要装备、工具、程序软件和其他设施。(2)规定作业的主要过程、各工序作业方法和精度质量要求。5质量保证措施和要求(1)明确采集、作业各环节的成果数据的质量要求。(2)规定对于数据质量的详细保证措施。明确数据的抽样检查比率；明确重点区域的重点对象；明确自查、小组内互查、实地抽样检查、品质监察等各环节的详细要求。6 资源分配现场采集1 出工前的准备1 出工前的准备1资源准备(1)基础参考数据：将加密后的基础参考数据分发到各作业队。(2)设备：领取或购买生产所需的相关设备，并确保设备状态良好可用。(3)人员：为所有作业人员办理测绘作业证，确保作业所需人员到岗并可按时出：作业。2技术准备3安全保密教育4特殊采集区域2实地生产作业1道路要素生产作业(1)通过gps设备测绘作业区域内的所有可通行车辆的道路形状。(2)现场采集道路的其他附属属性。(3)按照生产任务书中的要求，对于指定的现场情况较复杂的道路路口进行全方位的拍 照，以便录入作业时制作路口实景图要素。2poi要素生产作业 (1)通过gps设备参照道路要素的形状现场采集所有poi的位置坐标。 (2)现场采集poi要素的其他附属属性。(3)对于星级宾馆、4a、5a级的景点等用户关心的poi，要保证现场采集完整。(4)对于采集区域内的主要商业区、cbd等区域内部的poi要保证现场采集完整。3特殊情况4作业结果检查(1)通过gps轨迹确认作业区域内的所有道路数据是否都已经进行了调查采集。(2)检查所有新采集的道路及道路形状修改处与其周边的poi的逻辑关系是否正确。(3)对于多个作业区域的相邻接边处，检查确认道路数据的形状、属性接边是否正确，poi数据是否存在采集重复的情况。(4)确认生产任务书中要求拍照的复杂路口的照片是否拍摄完整，照片是否清晰可用。3作业成果提交录入制作需要录入的数据：道路数据、poi数据、注记、背景数据、行政境界、图形数据、语音数据。1道路数据(1)参照gps结果人工描绘道路形状。(2)录入道路数据的其他相关属性。(3)对于大区域范围的路网连通性进行调整，保证高等级道路之间道路的连通性。(4)在复杂道路路口处记录路口实景图的编号。2poi数据(1)接收到录入作业完成以后的道路数据，参照道路数据调整poi的相对位置。(2)调整相邻poi之间的相对位置关系。(3)对poi的名称、地址、电话、类别等信息进行标准化处理。(4)通过人工翻译等方式制作poi的英文名称。3注记(1)参照国家1：5万地名库数据选取作业区域内主要地名、自然地物名等对象制作为注记要素。 (2)参照录入作业完成以后的poi数据，选取区域内有代表性的poi制作为注记要素。(3)参照录入作业完成以后的道路数据，选取高速、国道的道路名按一定的密度要求均匀分布的制作为注记要素。(4)按功能性质为制作的注记要素赋类别代码。如学校类、地物类、大厦类等。(5)按注记的重要程度为制作的注记要素赋显示等级，用以控制该注记要素的可表达的比例尺。(6)确保注记名称的表达符合国家规定。4背景数据(1)参考卫星影像、城市旅游图等基础数据，描绘出湖泊、河流的形状。(2)参照公园、景区的规划示意图，描绘出公园、景区的形状。(3)参照城市旅游图及其他相关基础数据为背景数据赋中、英文名称。(4)按照国家对湖泊、河流定义的等级及湖泊的面积，为背景要素赋显示等级，用以控制不同湖泊、河流的可表达的比例尺。(5)确保重要岛屿及界河中岛屿的表达符合国家规定。5行政境界(1)参考国家l：400万的基础数据制作行政境界的形状。(2)参考中华人民共和国行政区划代码制作行政境界的名称及行政区划代码。(3)确保国界、未定国界、南海诸岛范围界等重要境界线的表达符合国家规定。6图形数据(1)按外业现场拍摄的复杂路口照片制作路口实景图，并按原则为路口实景图进行编号。(2)制作poi、注记要素不同类别所对应的类别检签图标。(3)制作不同城市的标志性建筑物的三维模型。7语音数据录制重要的道路名称、poi名称的普通话语音。检查验收1 逻辑检查逻辑检查所发现的问题有两种类型：绝对性错误和可能性错误。2实地验证对于录入检查完成的数据进行现场验证评价。(1)道路要素的形状与现场的一致性。(2)道路要素中名称等属性与现场比较是否正确。(3)路口实景图中表达的内容与现场情况是否一致。(4)poi数据的位置、名称等属性与现场比较是否正确。(5)确认重要区域的重点poi的完整性。3国家审图主要审查内容为：(1)中国境界的表达是否完整、正确。(2)注记名称表达是否正确。(3)我国的重要岛屿及界河中岛屿的表达是否完整、正确。 .(4)保密问题。窗体底端窗体顶端第4节 保密处理坐标脱密处理导航电子地图必须经过地图坐标脱密处理，目前行政主管部门指定的技术处理单位为中国测绘科学研究院。敏感信息处理在导航电子地图安全处理技术基本要求(gb 202632006)中第五章、第六章明确规定了不得进行采集和表达的内容：第五章不得采集的内容(1)重力数据、测量控制点。(2)高程点、等高线及数字高程模型。(3)高压电线、通信线及管道。(4)植被和土地覆盖信息。(5)国界和国内各级行政区划界线。(6)国家法律法规、部门规章禁止采集的其他信息。第六章 不得表达的内容导航电子地图表达与导航定位相关的路线信息和社会公众关注的兴趣点信息时，下列内容不得在导航电子地图上出现。(1)直接服务于军事目的的各种军事设施：(2)军事禁区、军事管理区及其内部的所有单位与设施。(3)与公共安全相关的单位及设施：(4)涉及国家经济命脉，对人民生产、生活有重大影响的民用设施：大型水利设施、电力设施、通信设施、石油与燃气(天然气、煤气)设施、粮库、棉花库(站)、气象台站、降雨雷达站和水文观测站(网)。(5)专用铁路及站内火车线路、铁路编组站;专用公路。(6)桥梁的限高、限宽、净空、载重量和坡度属性;隧道的高度和宽度属性;公路的路面铺设材料属性。(7)江河的通航能力、水深、流速、底质和岸质属性;水库的库容属性，拦水坝的高度属性;水源的性质属性;沼泽的水深和泥深属性及其边界轮廓范围;渡口的内部结构及其属性。(8)公开机场的内部结构及其运输能力属性。(9)高压电线、通信线及管道。(10)参考椭球体及其参数、经纬网和方里网及其注记数据。(11)重力数据、测量控制点。(12)显式的高程信息。国家正式公布的重要地理信息除外。(13)显式的空间位置坐标数值。国家正式公布的空间位置坐标数据除外。(14)国家法律法规、部门规章禁止公开的其他信息。境界审查和修改根据关于导航电子地图管理有关规定的通知(国测图字20077号)通知精神第四条及第五条的规定，导航电子地图在公开出版、展示和使用前，必须取得相应的审图号。通知第四条、第五条内容如下：四、导航电子地图在公开出版、展示和使用前，必须按照规定程序送国家测绘局审核。未依法经国家测绘局审核批准的导航电子地图，一律不得公开出版、展示和使用。五、经审核批准的导航电子地图，编制出版单位应当严格按照地图审核批准的样图出版、展示和使用。改变地图内容的(包括地图数据格式转换、地图覆盖范围变化、地图表示内容更新等)，应当按照规定程序重新送审。根据地图范围的不同，按照地图审核管理规定(国土资源部令第34号)的有关规定，下列地图由国务院测绘行政主管部门审核：(一)世界性和全国性地图(含历史地图);(二)台湾省、香港特别行政区、澳门特剐行政区的地图;(三)涉及国界线的省区地图;(四)涉及两个以上省级行政区域的地图;(五)全国性和省、自治区、直辖市地方性中小学教学地图;(六)省、自治区、直辖市历史地图;(七)引进的境外地图;(八)世界性和全国性示意地图。按照地图审核管理规定(国土资源部令第34号)中第三章“内容审查”的有关规定。国务院测绘行政主管部门对地图内容的审查主要包括以下内容：(一)保密审查;(二)国界线、省、自治区、直辖市行政区域界线(包括中国历史疆界)和特别行政区界线;(三)重要地理要素及名称等内容;(四)国务院测绘行政主管部门规定需要审查的其他地图内容。窗体底端窗体顶端第5节 编译测试编译转换导航电子地图产品转换成的成果格式有：日系车厂应用的kiwi格式、欧美系车厂应用的nds格式、欧美系交换格式gdf、便于互联网并发应用的瓦片格式等。产品测试验证1导航仪准备导航电子地图产品的测试验证，必须将产品装载在所应用的导航仪中进行。所以，需进行相关导航仪准备。2导航软件准备3现场测试现场测