车载导航地图服务发展探讨＊

张 攀 朱敦尧

（1.武汉大学卫星导航定位技术研究中心 武汉430079；2.武汉理工大学智能交通系统研究中心 武汉430063）

0 引 言

20世纪90年代全球定位系统的出现，推动了车载导航技术的广泛应用。车载导航利用车载定位配合导航地图来实现，可以计算最佳路径，为人们驾车出行提供便利。车载导航地图服务就是为用户提供准确导航地图的一种服务。定位技术在车载导航中作用单一，其发展主要表现在定位精度的提高，因此车载导航技术的发展主要体现在车载导航地图服务的发展。

随着用户需求的增加和各项技术的发展，车载导航地图服务逐渐演变到高级形态，如实时服务、个性服务甚至智能服务。服务能力的提升主要体现在3个方面：车载导航地图的存储介质、服务载体和数据内容。这三方面也是车载导航地图服务的基本组成单元。目前研究都是针对车载导航地图的某一具体环节，缺乏对导航地图服务整体过程的探讨。例如，徐敬海［1］、汪斌［2］、李清泉［3］、等对导航电子地图的数据格式和组织模型进行了深入的研究，宋莺［4］、Goldsberrry［5］研究了实时交通信息与移动导航电子地图的表达，张斌［6］探究了导航电子地图数据的增量更新。

组成车载导航地图服务的各个部分，如存储介质、服务载体、地图数据等，它们之间相互依赖，共同推动着车载导航地图服务的发展。本文将从这三方面探讨车载导航地图服务的发展，对认清车载导航地图服务的发展历程，以及预测未来车载导航地图服务的发展趋势具有重要意义。

1 车载导航地图数据的存储介质

车载导航地图存储介质经历了卡式录音磁带、CD、DVD、HDD和SD等时代，存储容量不断增大，体积不断减小，从只读式服务发展到可擦写式服务。

1）只读式服务。最早出现的车载导航地图储存在卡式磁带上，在这种存储方式下，地图数据只能按磁带存储顺序读取，并且数据不易修改。因此，车载导航地图只能停留在实验阶段，无法进行大规模的量产。20世纪80年代后期出现的CD技术克服了磁带的缺点，使车载导航地图服务成为可能，是车载导航地图服务发展史上的里程碑。其存储过程见图1，将地图数据库存储于CD中，通过EMV读取后显示。DVD技术解决了CD数据储存容量较小的问题。这一阶段的车载导航地图服务称为只读式服务。

图1 1987年地图数据库存储于CD－ROMFig.1 Map database stored in the CD－ROM in 1987

2）可擦写式服务。2000年以后所出现的HDD存储技术和2003年以后出现的大容量SD卡存储技术解决了CD和DVD不能多次再写的问题。基于HDD和SD存储的车载导航地图服务称为可擦写式服务。

地图数据存储方式的不同所引发的导航地图服务模式有很大区别。可擦写式服务具备存储和编辑个人文件的能力，如保存定制的路径和兴趣点，允许下载音乐、游戏和视频等。可擦写服务与通讯技术的结合，让地图数据的实时增量更新成为可能。因此，可擦写式服务将仍然是今后车载导航地图服务的主要方式之一。

2 车载导航地图服务的载体

导航地图的制作和更新需要投入大量的人力和物力，因此导航地图的价格非常高昂，早期国外的导航地图供应商长期负债经营。近年来，导航地图的价格直线下降，其中一个重要原因是应用市场的扩张，服务载体由汽车导航扩展到消费电子。

早期的导航地图仅供汽车使用，地图的数据内容和质量标准完全由车厂掌握。因此，制作周期长，市场反应速度慢，影响了数据的使用。这是2004年前困扰导航地图数据界的一个瓶颈。

2004年以后，各种手持导航设备的出现，如PND、PDA、智能手机等，为车载导航地图的生存和发展提供了新的机遇。车载导航地图不止是汽车的专属，而逐渐成为消费电子的标配。车载导航地图数据经过适当的内容裁剪和容量处理后，就可以为手持导航设备所使用。车载导航地图的使用面和使用量迅速扩大，促使车载导航地图成本迅速下降，推进了车载市场的发展。同时，各种综合网站开辟了网上地图导航和查询服务，物流和车辆监控的需求也推动了导航地图的应用。

同时，地图载体的丰富为车载导航地图服务提供了更多方式，网络地图为实现智能化服务打下基础。

3 车载导航地图服务的内容

同30年前相比，车载导航地图的基本数据特征没有太大的变化，而数据内容却得到了极大的丰富。表1列出了增加的数据内容。

1）实时交通信息数据。实时交通信息数据对驾驶员选择路线和缓解道路拥挤有很大的帮助，是未来动态导航的基础。例如，日本广泛使用的实时交通信息系统（vehicle information and communication system，VICS），其原理是交通管理者和道路管理者提供交通信息，经日本道路交通信息中心集中到VICS中心，然后再由VICS中心将实时交通信息通过多种方法传送给驾驶员和车载装置。实时交通信息数据在车载导航地图上表达，更加直观和全面，有利于驾驶员选择合适路线，避免堵车，同时缓解了交通拥堵。实时交通信息数据已经成为智能交通系统的必要数据。

表1 增加的车载导航地图数据内容Tab.1 Increased data content of car navigation map

2）门址数据。门址数据多见于国外导航地图中，如日本的导航地图带有户主名称和电话号码。门址数据是实现门到门（door to door）导航的基础［7］。目前，我国现有的地址体系比较复杂，地名相对混乱、无序，规律性低，需要统一标准。

3）深度动态POI数据。POI（point of interest）数据是导航地图的增值数据，能提供更加便利的服务内容。POI数据的丰富也是导航地图发展的趋势。这些POI数据具有深度和动态的特点，如餐饮和汽车修理的动态星级评级数据。深度动态POI数据可以从互联网上获取，可以通过带有地理位置坐标匹配到地图上［8］。

内容信息的制作开始呈现专业化的趋势，单一的地图数据商已经无法满足用户对内容信息多方位、多层次的需求。车载导航地图服务模式将呈现为：基础地图存储于终端，大量内容信息来自于各种专业服务商。

4 车载导航地图服务的发展趋势

1）个性化。可擦写式存储介质为实现车载导航地图的交互式服务提供了可能。随着POI数量的增加，个性化服务将成为车载导航地图服务的发展趋势之一。交互与个性化的车载导航地图服务能更好地满足用户需求和提升用户体验感。例如，在不影响数据的权威性、正确性和完整性的前提下，允许编辑和保存用户自己的导航路径，插入沿路径旅游的照片等。

个性化的数据交互服务，还在于对用户设置或者经常使用的POI，进行优先的数据更新、推送及增值服务等。例如，将某一餐厅设为“关注”后，为用户推送该餐厅的折扣信息。

2）智能化。随着数据实时更新能力的提升和数据内容的丰富，导航地图中路径规划、线路诱导等功能将呈现智能化的发展趋势。例如，结合实时交通数据、油耗、天气及其他信息，可以提供最低碳、最省时、最安全的路径，而不仅仅是路程最短的路径。

3）云导航服务。云导航服务可以简单理解为利用云计算技术提供导航服务。导航设备存储与计算资源有限，而地图数据量庞大，处理实时性要求高，这些都促使汽车导航对云计算产生了极大的需求。目前国内外逐渐发展成熟的Telematics技术［9］，就是一种基于云计算思想的汽车信息服务。可以预见，云导航服务将是未来导航地图服务的发展趋势之一。

图2 车载导航地图服务过程Fig.2 The process of service of car navigation map

云导航技术从根本上解决了自主导航无法解决的地图更新和地图数据存储问题，实现了动态化、实时性和交互性地获取道路交通信息和各种导航项目的服务［10］。实时交通信息服务、深度POI数据服务，以及个性化和智能化的导航地图服务，都可以通过云导航实现。例如，云端掌握了一个城市所有车辆的位置和行驶状态后，那么计算出的最优路径更加具有实际意义。

5 结束语

本文从车载导航地图的存储介质、服务载体、数据内容等多方面探讨了导航地图服务的发展和演变，见图2。

对比只读式存储介质，可擦写式存储介质具有诸多优点，是进行实时服务和个性化服务的硬件基础，将继续作为车载导航地图的主流存储方式。随着社会发展，车载导航地图的服务载体由汽车扩展到消费电子，促使导航地图制作成本的降低，并形成多种导航地图服务。各种专业内容数据，如实时交通信息数据、门址数据和深度动态POI数据，结合基础地图，可以提供更加准确和智能的车载导航地图服务。

结合车载导航地图服务的整体过程和发展历程，可以预测未来车载导航地图服务将呈现个性化与智能化的趋势，并逐步过渡到云导航服务。

［1］ 徐敬海，李清泉.导航电子地图数据物理存储［J］.东南大学学报：自然科学版，2008（2）：346－350.

［2］ 汪 斌，蒋 捷，周晓光.导航电子地图数据组织方法研究［J］.西部交通科技，2006（4）：106－108.

［3］ 李清泉，徐敬海，李明峰.导航地图数据模型研究现状与趋势［J］.测绘信息与工程，2007（6）：22－25.

［4］ 宋 莺，徐 伟.面向动态信息的移动导航电子地图表达应用［J］.武汉理工大学学报，2009，27（18）：95－98.

［5］ Goldsberry K.Limitations and potentials of real time traffic visualization［C］∥International Cartographic Conference，Spain：A Coruna，2005.

［6］ 张 斌，崔铁军.导航电子地图数据增量更新研究［J］.地理信息世界，2011（5）：33－36.

［7］ 王志钢.导航电子地图的产业结构特点及其行业发展趋势［J］.全球定位系统，2005（6）：15－18.

［8］ 王志钢.中国导航电子地图行业的发展现状和前景［J］.数字通信世界，2011（2）：40－43.

［9］ 史敏锐.车载信息服务分析与研究［J］.电信网技术，2012（1）：24－30.

［10］ 董 勇，靳 颖.中国导航电子地图产业的发展［J］.中国航天，2009（12）：10－12.