导航电子地图存储格式标准应用研究

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1、导航电子地图存储格式标准应用研究李楷1’2，宋关福1，腾寿威3，曹宇’，(1．中国科学院地理科学与资源研究所，北京，100101；2．中国科学院研究生院，北京；3．北京超图地理信息技术有限公司)摘要：车载导航电子地图数据物理存储技术是车载导航应用的核心技术之一．作为物理存储技术研究的最终成果——车载导航电子地图数据物理存储格式(物理格式)的设计水平直接决定了导航系统的整体性能。由于物理格式涉及的业务范围广，计算环境复杂，性能要求苛刻。因此物理格式的研究是一项具有挑战性的工作。日前世界上仅有为数不多的能够投入实际应用的存储格式。本文结合‘国家导航

2、电子地图应用存储格式》标准(简称导航国标)的编制和验证过程，以超图公司开发的基于导航国标格式的导航应用开发平台产品——superNavigationEngine为例，对导航电子地图存储格式标准应用中涉及的关键问题进行了分析。关键词：物理存储格式：车载导航电子地图；SuDer№vigationEngine一、引言车载导航电子地图存储技术主要的研究目标是将导航数据进行合理的组织和管理，以满足车载导航应用的具体要求。为了提高数据访问的性能，车载导航电子地图存储技术在数据索引，数据压缩以及数据集簇方面都具有与一般存储技术不同处理方法。该方面研究的最终成

3、果是电子地图物理存储格式。车载导航应用计算环境的特殊性以及严格的实时性要求决定了物理格式的性能使整个导航软件系统性能的瓶颈，物理存储格式的优劣直接决定了整个系统性能水平。所以长期以来存储格式被视为车载导航领域的核心技术之一。概括地说，物理存储格式的设计需要满足以下几方面的具体要求：(1)数据的逻辑组织结构必须能够覆盖导航应用的所有功能。，(2)地图在不同比例尺下浏览过程中每次显示刷新从外部读入内存的数据数量必须控制在某一常量以内。．(3)每次计算任何两点间的最优路径过程中读入内存的数据的总量必须控制在某一常量以内。(4)存储属性时需要将数据按位

4、存储，以充分利用存储空间，达到数据紧缩的效果。以上要求使得导航存储格式的设计工艺具有相当地复杂性。因此，目前世界上成熟的物理存储格式并不多见。目前我国目前还没有成熟的物理存储格式，，主要导航产品在地图物理存储方面还必须依赖国外存储格式的专利技术，这对今后我国导航产业的发展十分不利。所以研究我国具有独立知识产权的物理格式并形成标准是一项非常具有战略意义的工作。正是基于以上原因，国家信息产业部专门立项推进我国在物理格式方面的研究和标准化工作，北京超图地理技术有限公司承担了其中的主要技术攻关任务。本文以上述研究工作为基础，着重介绍了在物理格式框架方面

5、的研究进展。本文分为以下几个部分：第一部分介绍了本文研究的内容和背景；本文第二部分对国际上主要的物理存储格式进行综述；第三部分着重阐述本文提出的物理格式框架；第四部分以SuperNavigationEngine为例，分析导航存储格式应用的关键问题。第五部分重点描述了导航存储格式在SuperNaVigationEngm上的性能表现，最后对本文进行总结。二、相关研究．对于车载导航电子地图物理存储技术的研究开始于上世纪90年代，由于导航系统的与汽车制造密切相关，所以早期的导航物理存储技术的研究主要集中在日本，西欧和美国。时到现在，这些汽车工业相对发达

6、的国家仍然控制了大多数导航存储技术的专利。表l列出了目前主要的物理存储格式。下面主要以日本的ⅪwI格式和NA仃EQ的sDAL格式为例，对导航物理存储技术的研究进展进行分析。12l表l世界主要物理存储格式情况C暂INSi锄锄svdohtcp：肋胴删：si锄锄sVdo．c嘲KI、ⅥSDALSiem懿AFTRAVELPILOTKI、^HfommN舳QSiemensvdoblaupuIIl(thttp：／／1刚Ⅳw．j鼢．or．jphttp：／／1Ⅳ删．ml吼eq．comhttp：伪聊隰siemensvdo．comht巾：／／1Ⅳww．blaupuIl

7、lct．comSDAL(NA汀ECH'1999)是NAVTEQ公司推出的物理格式，到1999年SDAL公布了1．7版。SDAL在逻辑模型上将数据划分为空间数据和非空间数据，采取不同的物理组织方式。空间数据主要包括了绘图数据(Cano鲫hicdata)，路径计算数据(RouteCalculatingdata)和驾驶引导数据(M锄euV盯data)。非空间数据主要包括了兴趣点数据和属性查询数据等。空间数据采用多尺度模型组织。每一个尺度的数据都通过全局的I①树进行检索，KD树的节点既可以索引空间数据也可以指向下层子树。所有拓扑信息作为路径计算数据的一

8、部内容，完全按照空间数据的模式进行存储。包(Parcel)作为文件访问的基本单元，每个包的最大容量为“KB。数据报的划分也根据空间数据或者属性数据采用