面向精細(xì)化導(dǎo)航電子地圖的設(shè)計與方法

劉碩 周海鵬

摘 ? 要：近年來，導(dǎo)航電子地圖已成為快速幫助人們尋找目的地和規(guī)劃行程的重要手段，隨著汽車產(chǎn)業(yè)和電子地圖信息服務(wù)的迅速發(fā)展，導(dǎo)航電子地圖的應(yīng)用越來越受到普遍的重視。然而，目前的導(dǎo)航要素只能滿足導(dǎo)航的基本要求，很多詳細(xì)信息無法檢索到，這就需要將導(dǎo)航電子地圖的內(nèi)容更加精細(xì)化。精細(xì)化導(dǎo)航不僅需要導(dǎo)航路網(wǎng)的基本關(guān)系和屬性，而且需要設(shè)施的深度信息。如一些大型商業(yè)寫字樓的租戶信息，是一種重要的設(shè)施深度信息，用戶在享用導(dǎo)航服務(wù)時不僅僅能夠查詢定位到寫字樓的POI，更希望在該POI基礎(chǔ)上展現(xiàn)出其內(nèi)部的租戶信息，如租戶的名稱、所在樓層等深度信息。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航 ?電子地圖 ?精細(xì)化 ?深度信息

中圖分類號：TP311.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0162-03

隨著社會的發(fā)展，導(dǎo)航電子地圖逐漸融入到生活的方方面面，變得日益基礎(chǔ)和重要，而地圖的精準(zhǔn)化、豐富度越來越受到導(dǎo)航行業(yè)的關(guān)注。當(dāng)前，用戶對電子地圖的需求不斷增多，不再滿足傳統(tǒng)電子地圖的表現(xiàn)內(nèi)容和形式，而是希望地圖更具有“內(nèi)涵”，讓地圖的內(nèi)容更加深入詳細(xì)。例如興趣點（Point Of Interest，簡稱POI）的深度信息就是一項面向精細(xì)化導(dǎo)航電子地圖的新型數(shù)據(jù)。

關(guān)于POI的深度信息設(shè)計方法與應(yīng)用，本文主要以大廈樓宇的租戶信息要素數(shù)據(jù)為例，重點介紹了該要素的設(shè)計思想，數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)制作的流程與方法，根據(jù)實際作業(yè)經(jīng)驗，提供了POI深度信息屬性數(shù)據(jù)與其建筑物底面的位置關(guān)聯(lián)方法?；谶@種設(shè)計具體的應(yīng)用場景是：當(dāng)輸入目的地或在電子地圖上直接點擊建筑物時，可以輕松查詢到大廈以及大廈里租戶的信息，如租戶的名稱、聯(lián)系方式以及所在的樓層信息，同時動態(tài)顯示每個租戶樓層示意圖，使用戶能夠生動直觀地查看詳細(xì)POI信息，給用戶帶來了更加專業(yè)、便利的導(dǎo)航體驗，實現(xiàn)了精細(xì)化導(dǎo)航的要求。

1 ?POI深度信息模型設(shè)計

“租戶”是在導(dǎo)航電子地圖領(lǐng)域中特定描述在商業(yè)大廈或?qū)懽謽侵芯哂猩鐣?jīng)濟屬性的單位或團體，如某某公司等，而對租戶相關(guān)屬性的說明稱之為“租戶信息”，主體包括租戶的名稱、聯(lián)系方式以及所在的樓層信息等。

1.1 模型設(shè)計技術(shù)方法

“租戶信息”的數(shù)據(jù)模型設(shè)計，在遵從統(tǒng)一建模語言（UML）標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計原理進行模型設(shè)計。具體采用的技術(shù)方法如下。

（1）采用UML統(tǒng)一建模語言。

“租戶信息”數(shù)據(jù)模型設(shè)計采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方式，而UML（Unified Modeling Language）是基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)建模語言。定義良好、易于表達(dá)、功能強大且普遍適用。使用UML進行“租戶信息”的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，不僅可以描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還能描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

“租戶信息”中的空間對象、數(shù)據(jù)對象、屬性信息及對象數(shù)據(jù)之間的關(guān)系均可用UML語言描述。空間對象可以用UML中的類進行映射，使其具有空間特征，空間對象的屬性用類中的屬性表示。數(shù)據(jù)對象在數(shù)據(jù)庫中為表，直接用UML的類表示，對象屬性通過類的屬性表示。空間對象之間、數(shù)據(jù)對象之間、空間對象和數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)系可以通過UML的關(guān)系進行記錄。“租戶信息”模型成果最終將以UML方式進行表達(dá)與展現(xiàn)。

（2）基于面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計。

采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行租戶信息對象的分析以及模型設(shè)計，建立面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。通過建立完整統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，可以實現(xiàn)對象的幾何圖形特征與屬性特征、個體特征與關(guān)系特征、當(dāng)前時態(tài)特征與歷史時態(tài)特征的一體化管理，可有效地滿足未來數(shù)據(jù)管理維護的便捷性和靈活性的雙重需要。

1.2 要素數(shù)據(jù)模型設(shè)計

“租戶信息”是依附于建筑物底面而制作的屬性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括了出租方和租戶的名稱、樓層數(shù)以及電話等信息。在傳統(tǒng)導(dǎo)航電子地圖基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場采集的實際大廈水牌錄入租戶的屬性信息，并與已有的建筑物底面進行疊加，實現(xiàn)位置關(guān)聯(lián)。

（1）根據(jù)現(xiàn)場采集大廈水牌照片錄入租戶的名稱、電話、樓層等屬性信息，由于租戶信息依附于大廈，是多對一的關(guān)系，因此需要建立大廈與租戶POI的“父子關(guān)系”。

（2）租戶的樓層信息如果跨越了多個樓層，需要對樓層進行拆分，每一層需要單獨進行記錄，并刪除該大廈的空缺樓層。同時，對具有一定語義的樓層信息，如B1層、B2層等，需要采用相應(yīng)的阿拉伯?dāng)?shù)字表示，以保障模型的一致性。

（3）建立大廈和租戶信息以及與建筑物底面的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，租戶信息與大廈信息可以通過關(guān)聯(lián)形成一個物理表，為了方便后續(xù)的數(shù)據(jù)編譯，將這兩者融合為一張數(shù)據(jù)表。對象模型分析如圖1所示。

2 ?制作流程與方法

2.1 數(shù)據(jù)資料分析與準(zhǔn)備

在數(shù)據(jù)采集和制作之前，需要對制作租戶信息的大廈選取進行分析，該大廈的選取要求為各城市中具有代表性或較知名的大廈，大廈的POI屬性數(shù)據(jù)應(yīng)包括大廈的名稱、唯一編碼以及位置信息。為了提高數(shù)據(jù)交換格式的開放性，大廈的POI數(shù)據(jù)采用MDB數(shù)據(jù)格式。

為了實現(xiàn)“租戶信息”要素在導(dǎo)航電子地圖中的空間定位，并建立租戶信息與建筑物面的位置關(guān)聯(lián)，需要在數(shù)據(jù)制作前準(zhǔn)備建筑物底面數(shù)據(jù)，其中包括建筑物面的標(biāo)識號（Carto_ID）和建筑物的高度信息（Height）。

2.2 數(shù)據(jù)制作流程與方法

基于上述數(shù)據(jù)模型設(shè)計和前期數(shù)據(jù)資料，建立了一套完整的數(shù)據(jù)制作流程用以支撐數(shù)據(jù)生產(chǎn)，整個制作流程分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)編輯以及與建筑物面匹配等。具體制作流程如圖2所示。

（1）數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)的采集主要是對租戶的名稱、租戶樓層信息、大廈的總樓層以及空缺樓層的采集，為了能獲取到完整的POI詳細(xì)信息，往往通過大廈的水牌來獲取。大廈的總樓層數(shù)及空缺樓層數(shù)可通過大廈內(nèi)的電梯面板按鈕反映的樓層情況來獲取，為避免采集錯誤，可對大廈的多部電梯進行比對的方法獲取大廈的樓層信息。

（2）數(shù)據(jù)錄入與編輯。

依據(jù)采集的大廈水牌信息，逐一對租戶的名稱、樓層信息、電話、英文名等數(shù)據(jù)錄入。為了方便數(shù)據(jù)的錄入和成果檢查，采用“Microsoft Office Access”進行租戶數(shù)據(jù)的錄入，通過在已有的大廈POI數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上增加租戶數(shù)據(jù)子任務(wù)，每個子任務(wù)按順序錄入大廈的租戶數(shù)據(jù)，并建立大廈與租戶的“父子關(guān)系”，實現(xiàn)大廈與租戶數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。同時錄入大廈空缺樓層數(shù)，為下一步進行租戶樓層數(shù)編輯做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

數(shù)據(jù)的編輯主要是對租戶的樓層數(shù)進行拆分與整理，對于跨越多個樓層的租戶，每一層需要單獨進行記錄，并考慮記錄的樓層數(shù)不能為該大廈的空缺樓層數(shù)。如圖3所示。

（3）與建筑物底面匹配。

由于租戶與大廈的位置信息相同，只需要將大廈與建筑物底面關(guān)聯(lián)，即可實現(xiàn)租戶信息與建筑物底面的關(guān)聯(lián)。其中大廈與建筑物底面匹配方法分為兩種：空間位置匹配法和屬性信息匹配法。

①空間位置匹配法。

在進行大廈與建筑物底面匹配之前，需要先將大廈的點位進行空間展布，然后通過大廈點位與建筑物面層進行疊加分析，當(dāng)點在面內(nèi)時，大廈點位可獲得對應(yīng)的建筑物面的Carto_ID，即可建立大廈與建筑物的關(guān)聯(lián)。

②屬性信息匹配法。

在基于空間位置匹配法獲得的結(jié)果中如果大廈點位不在面內(nèi)，無法判斷具體與哪個建筑物面相關(guān)聯(lián)，則需要參照在大廈附近一定緩沖區(qū)內(nèi)建筑物高度與大廈樓層的強相關(guān)性，如10層樓對應(yīng)于30米樓高，可將具備強相關(guān)性的大廈與建筑物建立對應(yīng)關(guān)系，從而獲得對應(yīng)建筑物面的標(biāo)識號Carto_ID，即可建立大廈與建筑物的關(guān)聯(lián)。

3 ?應(yīng)用效果展示

在導(dǎo)航儀中，用戶檢索POI定位到一個建筑物面，通過該建筑物面可查看大廈的屬性信息，同時可進一步動態(tài)顯示該大廈內(nèi)部租戶的名稱、樓層等深度信息，當(dāng)選擇某個“租戶”作為目的地時，可實現(xiàn)路徑引導(dǎo)。應(yīng)用效果展示如圖4所示。

在傳統(tǒng)的導(dǎo)航電子地圖中，當(dāng)用戶檢索興趣點時，可以查看興趣點的基本位置并進行路徑引導(dǎo)，但不能獲取到該興趣點更深入的信息，本文以 “租戶信息”的設(shè)計為例，生動的表達(dá)了POI內(nèi)部的詳細(xì)信息，使用戶可以輕松方便地進行精確、快速的導(dǎo)航定位。除此之外，如加油站的油品類別、收費站的收費金額、充電樁的充電插口類型等深度信息同樣也都能從地圖上獲得。地圖在人們的日常生活中，在各行各業(yè)的應(yīng)用中，已扮演著重要的角色，然而，精細(xì)化導(dǎo)航為人們的出行提供了更生動、更詳細(xì)、更準(zhǔn)確的查詢定位，它將是未來的發(fā)展趨勢。

參考文獻

[1] 贠敏. 衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)品之瓶頸——電子地圖[J].衛(wèi)星應(yīng)用，2013（9）：13-15.

[2] 方繼嗣.電子地圖在車載導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用[D].西北工業(yè)大學(xué)，2004.12-28.

[3] 劉靜華.導(dǎo)航電子地圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫道路和POI信息點的采集[J].浙江測繪，2009（1）：45-46.