导航电子地图设计分析

导航电子地图设计分析

孔烨路静郑茜

孔烨路静郑茜中国地质大学长城学院071000

谭代军中国地质大学长城学院地球科学与资源系土地资源管理专业1205班

摘要导航电子地图是集文本、图形、图表、图像、声音、动画和视频于一体的新型地图，实现了地图可视化、信息存储量大、导航、信息查询等功能。使用户进行地图的浏览和查询时不受时间和空间的限制，地图的更新速度更快，系统的维护更方便。

关键词导航电子地图设计分析

导航电子地图是智能交通和车载导航领域的重要组成部分，其设计和制作方法的好坏会直接影响到后期的可用性。对导航电子地图的设计包括数据流程设计、电子地图系统构成、数据采集与编辑方法、地图符号制作、图形显示与绘图输出等，针对交通要素介绍了电子地图要素的分层和制作方法，并对目前导航电子地图行业存在的一些问题提出了自己的看法。

一、导航电子地图的特点

导航电子地图是指建立在计算机软件、硬件技术上和地图学基础上，借助于多媒体处理技术，将文本、图形、图像、声音、动画和视频结合，使多种媒体信息逻辑地联结而集成的一种空间信息可视化产品和工具。导航电子地图具有动态性、交互性、可查询检索性等特点。即导航电子地图能真实动态反映地理现象在时间上的发展变化。具有通过闪烁、渐变、动画等手段反映静态和动态现象，以吸引用户注意力的能力。在数据存储与数据显示相分离中进行可视化显示时，用户对数据的干预能力，实现图文声互补的超媒体能力。导航电子地图既能应用各种地图符号，又能利用数据的压缩技术、分层技术、开窗技术、可视化技术等实现海量信息的管理，消除了比例尺、图幅范围和载负量等的限制。导航电子地图不仅能表现地理目标自身的位置特征、属性特征、时间特征,还能表现位置特征与属性特征、时间特征之间的关系以及非地理目标之间的空间关系和属性关系。

二、导航电子地图设计

导航电子地图是以普通电子地图为基础，以一般电子地图有很大区别，主要区别是移动目标导航用的数据主要是电子地图和GPS定位信号。地图进入系统需要经过原始地图采集、编辑、现势性更新、GPS定位校正、交通信息改正加入、道路网修编等。导航电子地图在普通电子地图基础上还要加上许多专业数据和建立各种检索查询索。导航电子地图数据的组织结构与通常方法也不大一样，主要是考虑移动目标或行驶的特殊性。根据软件总体设计原则和功能需求，进行地图数据模块、地图匹配和导航模块、路径规划模块的设计。

1、外部接口

导航电子系统是由外部接口驱动的。外部接口的每一个模块基本上都是和软件直接通信，按照硬件设备的不同可以划分为：通信模块、人机交互模块和定位模块。

2、主程序

建立外部接口和内部数据处理上的桥梁。通过合理的调度，组织各个模块的功能，使软件的功能得以实现，并且保持稳定。

3、数据处理

数据处理部分是整个系统的核心所在。路径规划模块根据用户所指定的路径搜索条件得到从出发地到目的地的最佳路径；地理信息系统引擎负责地图数据的显示、查询等功能；路径引导模块负责根据用户所设定的路径，再从出发地到目的地的过程中通过图形和语音进行动态引导。地图匹配模块利用地图数据，使提供的定位坐标更加可靠、准确。

4、导航电子地图数据库

负责高效稳定的存储和管理地图数据，满足数据处理部分各个模块对地图数据的不同需要。主要功能包括地图数据模块、地图匹配和导航模块，路径规划模块、在移动目标导航中，根据电子地图的数据结构，采用Dijkstra最短路径算法、启发式探索方法和多级搜索技术，从而有效地加速最优化路径的搜索。

三、导航电子地图分析

1、电子地图的数据组织

电子地图中的数据可分为空间数据和属性两大类，空间数据结构包括图形数据和图像栅格及图形栅格一体化结构三种；属性数据可以采用层次模型、网络模型、关系模型、面向对象等模型，地图数据的组织关系直接影响了电子地图的运行效果。面向对象的数据组织方法和基于树的动态数据组织方法是当前电子地图数据库较为合理有效的组织方法。

2、地图匹配

地图匹配是一种基于软技术的定位修正方法，其基本思路是将移动目标定位轨迹与数字地图中的道路网信息联系起来，并由此确定移动目标相对于地图的位置。通过使用地图匹配的方法，利用地图数据的已有信息，提高定位系统的可靠性和精度。

3、路径规划

路径规划是帮助驾驶员在旅行前或旅行中规划行驶路线的过程，是移动目标导航内的一个基本问题，它也是实现导航功能的前提条件。按照规划目的不同，路径规划可分为多移动目标路径规划和单移动目标路径规划，前者多用于车队调度和交通管制，后者则广泛应用于各种导航系统。移动目标定位导航系统的路径规划属于单移动目标规划的范畴，它要解决的主要问题是在给定道路网中寻找从出发点到目的地之间的最优路径。

针对实际应用的不同要求，在路径规划中可以采用的优化标准有很多，如最短行车距离、最少旅行时间、最低通行收费等。无论采用何种标准，最优路径规划最终都可以归结为：在特定道路网中寻找具有最小代价的最短路径问题，即图论中的最短路问题。

四：总结

移动位置服务可广泛应用于移动目标导航，军事、野外测绘、医疗等领域，是当前地理信息技术发展的一个热点。电子地图和GPS定位技术为基础，研究了基于智能手持终端、掌上电脑和便携机的导航电子地图设计和实现方法，提供用户全方位、全时域空间移动位置信息服务。导航电子地图主要用来对车辆等移动目标进行导航，其主要特征为能实时准确地显示车辆位置，跟踪车辆行驶过程；数据存储冗余小；软件运行速度快，空间数据处理与分析操作时间短，包含车辆导航所需的交通信息，如限速标志、交叉口转弯限制、信号灯等，信息查询灵活、方便。

参考文献

【1】高博;车辆导航系统中数据处理、地图匹配和路径规划的研究[D];解放军信息工程大学;2001年

【2】陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,2001

【3】王三军;GPS导航电子地图的应用研究[D];同济大学;2008年