导航电子地图存储格式研究进展-李清泉.pdf

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1、导航数据物理存储格式研究进展李清泉教授武汉大学2009年10月14日1提纲¾导航领域标准研究现状¾主要技术难点¾研究成果与进展¾后续研究2一、导航领域标准发展现状导航领域的标准体系2009-10-274国际导航电子地图数据格式国际上流行的导航电子地图数据标准/格式,有以下几种：-GDF(v3.0/4.0)-KIWI(v1.22)-SDAL(v3.0)GDF标准简介•GDF重在对数据的组织和表达，而其物理存储只是简单地采用ASCII码的单文件形式。•GDF对要素属性的定义非常全面，例如，仅对Road的定

2、义中就包括了长度单位、道路材质、道路方向、建筑情况、自然障碍物、（高架）路面高度、平均时速、最高限速、最大承重等20多项，同时还定义了各种要素间的关系。•GDF基于通用的而非特定应用的数据模型，往往并不直接作为与硬件相关联的电子地图数据，而是扮演了作为基础数据交换格式的角色。GDF的要素模型Level-2复杂要素Level-1要素的集合Level-1点要素线要素面要素添加类型Level-0结点边面基本几何图元SDAL格式简介•NavTech公司致力于生产大比例尺的道路网商用数据，包括详细的道路、道路附

3、属物、交通信息等，这些数据主要用于车辆导航应用。•SDAL格式本身提供了对地图快速查询和显示的优化，可提高路径分析和计算速度，并可存储高质量的语音数据为用户提供语音提示。•NavTech公司自有的商用地理数据库的数据格式,需要通过SDAL编译器，把一般的电子地图数据转换为SDAL格式，进而由SDAL程序接口调用SDAL格式数据用于各种车辆导航应用。SDAL数据组织与索引•格式采用划分数据包或数据块的形式来管理数据。•数据包的类型包括空间数据包、非空间数据包和索引数据包。•格式中主要用到几种主要的索引：

4、KD树空间索引B树索引稠密索引POI多层索引KIWI格式简介•专门针对汽车导航的电子地图数据格式，旨在提供一种通用的电子地图数据的存储格式。•支持地图数据快速索引，压缩数据量，并支持扩展。•在结构上采用纵向分层、横向分块的原则，采取将数据物理存储和逻辑结构相结合的机制。•直接与硬件和车载导航应用相关的电子地图格式，其各种特性都完全针对特定的导航应用需求而设计，不具有一般意义上的通用性。KIWI格式数据结构图国内导航物理格式研究现状•目前，导航电子地图开发生产方面的系列标准如下：《车载导航地理数据采集处

5、理技术规程》（GB/T20268-2006）《导航电子地图安全处理技术基本要求》（GB20263-2006）《导航地理数据模型与交换格式》（GB/T19711-2005）《车载导航电子地图产品规范》（GB/T20267-2006）缺少导航电子地图物理存储格式标准。•无法在不同的应用之间共享地理信息。•生产商的成本巨大、用户消费价格高昂。•已无法适应不断发展的市场需求。结论：亟需统一的导航电子地图物理存储国家标准。二、主要技术难点技术难点•导航电子地图数据更新•实时交通信息•交通附属设施及增值服务•空间

6、认知要素的应用；•基于车道的道路数据模型和信息表达；•地址编码方法和技术；•三维实景数据的管理模型和表达；导航电子地图数据更新按照用户需求和现实条件不同，导航电子地图数据的更新可分为三种方法：¾基于全部更新的更新方法；¾基于PC(PersonalComputer)的更新方法;¾基于无线网络的更新方法。导航电子地图数据更新•欧洲的ActMAP项目于2002至2005年对电子地图数据库进行了动态更新的策略和机制的研究。ActMAP通过把在线更新数据和车辆上已经存在的数据库整合在一起实现数据更新；–利用局部

7、增量更新的策略解决通信带宽的问题；–通过定义标准的中间格式解决对各种私有数据格式的兼容性问题；–根据不同应用对更新延迟要求的不同使用不同的更新策略，比如通过建立缓冲区节约格式转换的开销；–采用更新事务管理机制保证更新前后地图数据的一致性；–建立合适的更新传输链模式以对更新数据进行缓冲管理；–采用基准地图策略以便于导航地图的版本管理。2009-10-2716ActMap框架结构•ActMap是一个开放性的标准，不针对任何特定的导航电子地图格式，故并没有涉及导航电子地图存储格式对增量更新的支持度问题。20

8、09-10-2717ActMap存在的限制1）通信的带宽；2）由于更新数据提供者和更新用户都有自己私有的数据格式组织和存储于地图相关的数据，所以标准的更新方法需要提供能够处理多种数据格式的方法；3）对于更新服务的实现来说，更新用户会有时间限制；4）更新用户对实时地图的质量会有要求，所以标准的更新方法需要保证地图的质量；5）标准的更新方法需要参照并兼容各种现有的工业标准，如ISO14825:2004GDF4.0、ISO/NP22953XGDF和ISO/CD