1、导航电子地图制作DOC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
2、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
3、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。（惯性制导系统）#3软件系统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
4、电子地图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（特征点数据，感兴趣数据）、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
5、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 POI2 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
6、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
7、#4行政境界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
8、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如图11-1-1所示。图11-1-1 导航电子地图制作过程#1产品设计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
9、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。(1
10、0)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。112产品设计#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
11、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11212 设计目标(了解)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
12、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
13、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
14、达要素类别和拓扑模型。#2导航电子地图制作标准的特点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
15、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。（道路要素数据是导航系统中最重要的数据） 道路种别： 表1122道路种别定义 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，如表1125所示。# 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。#道路通行方向道路通行方向在道路link上通过记录不同的通行
16、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，如表1123所示。#道路名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，
17、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
18、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（案例中有可能会出现的） (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
19、)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a# 2可行性分析 2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
20、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、功能划分、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
21、使用性、可靠性、性能和支持。 2)beta测试（产品发布前的测试） 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
22、、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
23、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
24、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3作业成果提交录入制作需要录入的数
25、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
