一种车载导航电子地图的制作方法

一种车载导航电子地图的制作方法

李智强

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摘要 ：电子引导地图是GPS汽车引导控制系统的主要部分,电子引导地图的品质优劣直接看引导控制系统的准确度和时效性。根据目前电子导航地图的使用状况,以supermapdeskpro为例,进一步地研究了构成电子导航地图的要素,并提出了电子导航地图设计的一些基本思路,并详尽地阐述了在GPS导航系统中电子地图建立的理论基础、构建方式,并用图例介绍了电子地图的基本实现过程,缩短了电子地图的制作流程,大大提高了电子地图制作的质量。

关键词:导航电子地图;图层;制作方法

一、导航地图的构成元素

1.1电子地图

一般人们所认识到的地图,大多是用纸、布料或其他可见真实大小的实物或载体的,地图一般都要测绘或印制在这些载体上的。而电子地图则通常存放在计机的电脑、软盘、光碟上中磁带等材料上的,其图片都是用文字来描述的,是用专业的计算机系统应用软件,对所有数据实现了表示、读写、查询、分类的地图，电子版图上能表达的数量一般要超过一般地图,如公线在普通地图中用线来表示的时候,线的形式、长度、色彩等不同标志说明了公路的等级及其他情况。也因此能够十分方便的对普通地图的内容、要素,进行任意形式的组合、拼接,形成新的地图。电子地图能够按照任何比例、在任何范围绘制、输出，还能够非常简单地通过随意单击对图片加以扩大、压缩,计算路程,通过测量面积,可以立体形象地表现地理形状,并模拟实际地形地貌。

1.2图层

在现实世界中,电子导航地图所需要的交通地理信息包括:交通、房屋、河流、山体和植物、行政区域等。那么,怎样将地理信息归类,并给出具体的属性,才能正确的描述地理数据。我们也可以通过分层的思路,以图层的方式来规划空间数据。将加载在图上的具有特征相同或接近的地理信息集合,归入一个,再给出一个显示特征、显示类型,在每个具有相同属性的图像对象都显示在一个层中,就产生了图层。

1.3数据集

般以同种形式的信息构成的数字集合体称信息集,数资料集有向量和栅格两类数据集之分,向量也有向量资料据,栅格数据集的栅格数据。矢量数值集的四种通用方法集:节点数据集、曲线数据子集、多边形数据子集和文本数据子集,矢量的同类型可以存储于不同形式的资料集中,以方便管理,提高存取效率。

二、电子地图绘制主要的和流程

2.1地图控制点的选择与测定

由于新购置的大比例尺版图上没有经纬度位置等地方控制点信息,所以按照版图数字化管理的要求,就需要先确定几个高精度控制位置。对于提高控制精度,控制点的选取不但要适当,而且需要具备相应的可测点、易确定的特性。

2.2数字化编码方案制定

为了适应电子地图在实际应用中对展示、信息检索以及位置导向等的需求,在可视化过程中还需要对地物信息进行编码.针对政府管理中心和车载系统对电子地图的各种需求,地图数字化工程采用了最普遍编码的方法。对于某一具体的人事物来说,其编号为用户标识码(User_ID)共七位数。

2.3地图的矢量化

首先要把纸图张贴在数字化仪上。为了减少差错,纸图的张贴一定要保证大小均匀。对体积特别大,或地图图幅较多的图片可以拆到多幅单独完成矢量化。对图片的矢量化可以选用最常见的手扶跟踪等数字化方式。

2.4地图的编辑与修改

数字化后所得到的电子地图中不免有很多错误,必须重新对它加以编辑修正.地图的编制在DAK的ARCEDIT模型下完成。经过编辑调整,可以去掉图层中错误的点、曲线、多边形的点和编号、不要求的Dangle线、假结点等。

2.5地图拓扑关系的建立

为了完成对地图的拼接和位置转移等空间操作,就必须使图层之间建立起空间拓扑关联。

2.6地图的坐标转换

矢量化的地图位置为数字化仪位置,无现实的地理价值。另外,如果不能通过地图的位置换算就无法实现地图拼接.通过Transform功能可以将地图数字化仪座标变换成地直角坐标或经纬度座标。

三、道路网络数据库的建立

道路网在gps定位网络中,具有目标位置(显示)和进行空间选择运算的二种功能。因为路线的展示,需要信息更加详尽和准确;而决策算法主要是协助导航系统实现地图匹配,以及协助使用者规划路线等,因此需要对路线空间结构有更明显的综合性,这就有助于路线运算的加速和算法的实现,所以对路线空间数据的逻辑表述经常分为三种层级,即数据层(level-0)、表述层(level-1)和综合层(level-2) 。信息层(level-0)用于保存基本形状,包括了结点、边和面等的信息层,其所表示的是一个基本平面形状元素信息。表示层(level-1)用来描绘具体的社会实体用点(节点)、线(边)、面及复杂图形特点,它利用数字层中图像基本要素,完成对路面的描绘,往往较为细致。综合层(level-2)则用于结合描绘复杂形状,存储数据的路面拓扑构造,但并不完成表示,而完成路径计算。

1)基于Arc-Node的道路与网络数据结构。其主要优点是不仅方便表示与实际线路网上的拓扑关系,并且结构形式较简单。使用了两个数组来储存道路网络,一种用来储存弧段统计信息(Net_Arc),另一种存储节点统计信息(Net_Node)。Net_Arc是由一个数组维护,而且能够根据弧段起点的对角号进行顺序排列,在同一个起点的弧段能够随机排列,同时也有邻接多重表的性质,即一边只能有两个顶点代表。Net_Node记录了某个结点出度的索引列表,利用它能够很方便地检索该结点的出度,及其和它所连结的弧段在弧段数组中的地位。而身为GIS中不可缺少的内容,属性数据还是很需要查询的,通过登录到Net_Arc表中。创建了Net_Arc表和Net_nO de,这两种表和Net_Arc表排列后的时候复杂性共为O (2n+lgn),若Net_Arc表没有排列则时候复杂度为O (m+2n+lgn)。2)道路网络系统的拓扑构造。首先使用MapInfo,将道路图层下的TAB文档转化为ArcInfo的SHAPE文档,其次在ArcInfo WorkStation的ARC平台下,将SHAPE文档转换成COVERAGE文档。在把SHAPE文件转换成COVERAGE文件的过程中,由于Arc/Info程序要求在每段弧上最多允许500个点,当达到500个点后系统自动打断线,道路弧段原来惟一的ID转换后出现的重复。为确保在完成拓扑后的数据中仍具有独立的ID,我们可以通过程序确定每条弧面的节点数量是否大于500,当某弧段节点数量大于500后,每500个节点打断弧段,从而重新进行计算ID。当输入路线的数据后,要做连通度计算,必须判断路线实体间的连通情况。在现实交通运输过程中,有些路线尽管在平面上交叉,但实际却互不相连,例如立交桥。所以,在建立拓扑空间时会用到BUILD命令,而不是CLEAN命令。用BUILD命令首先建立路线拓扑,然后再建立节点拓扑。首先,将完拓扑的COVERAGE文档转化为SHAPE文档,接着再把SHAPE文档转化为TAB文档,接着到Mapinfo程序里,给道路网图像文档加上由于转化而损失的图像修改内容。

结束语

目前,GPS汽车导航系统已成中国国内发展的重点之一,很显然其发展也离不开电子地图的支撑,而拥有更精确且使用便捷的GPS汽车导航与电子地图,是中国汽车导航系统实现广泛应用的重要关键技术。提供了一个汽车导航电子地图生成的全新技术。经过理论研究和实践证明,这个技术是高效可行的。

参考文献

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