以提高定位精度为导向的电子地图应用策略研究

孙煦骄，齐向明，刘东楠，曹世龙

（辽宁工程技术大学 软件学院，辽宁 葫芦岛 125105）

电子地图简单易用，使用方便，通过互联网在移动终端上均可使用，其认知度和使用率不断增长，已经成为人们的重要工具。然而，随着使用电子地图的人群越来越多，应用时出现的问题也逐渐增多。首先是技术问题，我国可以买到的和承受得起的GPS精度都在12～15 m，数据源获取渠道少，从而为顾客提供的POI（Point Of Interest）是有限的，一些地形较复杂，占地面积较小的地方，不能显示。其次是发展问题，当前中国正处于经济转轨期，城市扩容、道路扩充、环境变化、特别是高速公路建设，可说是日新月异。这些实时动态信息要及时采集，要求电子地图的软件数据必须及时地修改和更新，所以构建一个实时更新的电子地图，目前仍有一定的困难。为解决这些问题，在文字和简单图标的地图上，加入触点动态，从而出现地理位置细节的照片，逼真的效果可以让用户更容易地识别陌生环境。并通过Internet平台给用户提供共享地图数据库使用窗口，利用网络终端，用户能够对共享地图数据库中的数据更新和添加。让用户共享各地的最新地理信息，用户通过这个平台可以扮演用户和信息提供者双重角色，进而为用户提供一个全国共享的，实时的大容量信息平台。

1 需求分析

1.1 研究现状

从全球角度看，西欧、北美、日本三个地区的导航电子地图行业起步比较早，历经十几年发展，市场正逐步成熟。目前欧美发达国家电子地图产业已经比较成熟，形成了较为完善的产业链。国际导航最先进技术水平的日本、欧美市场面临的困难主要有：实现增量更新，提高现势性；开发高精度、精细化导航电子地图，满足ADAS（高级驾驶辅助系统）、ITS（智能交通系统）领域的高级应用需求。

在我国谷歌街景、腾讯地图和百度地图的全景地图都基本上实现了街道实景拍摄，运用数码相机对现有场景进行多角度拍摄，再利用计算机进行后期缝合。地图的实景拍摄在精确度上得到了提高，但对于信息的更新速度得不到改善。

1.2 市场调查

为了解人们对电子地图的需求，进行了调查问卷。本次调查共1280多人参与。数据表明66.41%的人群有使用电子地图的习惯，有57.03%的人在陌生的地方会使用电子地图，有71.09%的人表示，会出现迷航的状况，仅仅通过地图上的文字找不到目的地。

电子地图的目标市场主要为出游陌生城市的人群，通过电子地图完成该人群的需求。从调查数据中可以看出，随着网络和科学技术迅速发展，移动通信设备将走向真正的移动信息时代，电子地图的应用前景将是很广阔的，用户的需求量也将不断提升。

2 新型电子地图的实施方案与关键技术

2.1 实施方案

这种新型电子地图是用户在使用电子地图查询目的地时，根据现实反映情况，判定显示数据是否准确；如不准确，用户可通过网络及时更新地理位置信息数据库，数据库管理员核实后，将用户上传的图片数据通过图片拼接技术［3］，合成完整信息图片。再将更新后的信息共享，加入触点动态信息当中。故称该新型电子地图为实时更新电子地图，加上具有特色性的热点图片，可提高GPS定位的精度和准度。此地图的实施方案流程图如图1所示。

2.1.1 研究创新点

（1）信息源图文并茂

在只有文字和简单图标的地图上，加入触点动态出现地理位置细节的图文信息。通过上传地点的图片信息，展示各地的特色，对此地的特色进行说明。用户在查询某地区的地图时，由文字链接到该地区的图片信息、文字信息和其他信息，使得用户更容易找到目的地，并对当地的风土人情有了更为人性化的了解。从单纯的标志性建筑物的名字和图标，加上该位置的图片信息，尤其在地点密集区，用户寻找小地方更轻松。友好的界面可以有效地提供导航服务，避免信息迷航问题。同时还可以与用户互动，使动态共享地图朝着用户的意向发展，更加人性化。

（2）信息源更新及时

一般我国每年4次或更高频率更新地图地理信息，电子地图的更新需要一段时间。加入触点动态之后，用户可通过网络及时更新地理位置信息数据库，使得电子地图更精准。若当地进行施工或其他的路况，使用原始路线走不通或用时长，可根据用户上传的路况信息更改行驶路线。

（3）便利信息应用

通过返回到服务器里的用户搜索量，用户更新分享量高的地方，可将这些数据销售给广告公司，广告公司便可以在这些“热点”的地方植入广告。

图1 方案实施流程图

2.2 关键技术

用户上传到Inter net平台上的数据，由空间数据服务引擎、业务引擎、权限管理引擎来管理一个大型的GIS（Geographic Inf or mation System）系统。在制作电子地图过程中，空间数据需要在保证导航需求的情况下，进行简化，并在不影响图形质量的前提下进行压缩。

2.2.1 空间数据服务引擎

空间数据库能够存放和管理空间数据，空间数据服务引擎为Web应用程序提供服务，使用分布式构架来提升性能，使业务引擎可以直接使用空间资源。空间数据服务引擎使空间数据库中的空间数据对业务引擎透明。利用多源数据的融合再组织生产，再多源数据融合的过程中，将空间数据简化与压缩，高效的空间数据组织与索引，大区域空间数据的无缝连接技术。

2.2.2 业务引擎

业务引擎功能模块分为B／S的业务模块、与其他C／S应用系统的模块、与移动终端应用系统的模块。业务引擎设计成可扩展形式，随着业务的需求，可以增减模块。在获取数据过程中，需要降低数据的生产成本，业务引擎功能模块可通过多种途径获取空间数据，利用多源数据的融合与组织，进行生产。

2.2.3 权限管理引擎

在通过多种途径获取到空间数据后，先对这些数据进行预处理，即分别进行数据整理、投影坐标进行转换、格式转换和配准等。为了实现全面的权限管理引擎，系统设计了用户、角色、资源三级权限模型。功能包括可访问的图片、可使用的功能、可操作的空间区域等。权限管理引擎根据角色分配不同的权限，可以根据用户需求为用户赋予不同的角色，从而给予不同的权限。

2.3 多源数据融合制作导航地图的生产方案流程［4］

为了加速地图的更新周期，降低数据的生产成本，就要通过各种途径获取空间数据，比如现有的各种比例尺的矢量图、栅格图，GPS公路网数据，以及各种遥感影像数据。这些数据的数据格式、比例尺、投影方式和坐标系统都可能各不相同，因此必须先对这些数据预处理，即分别进行数据整理、投影坐标进行转换、格式转换、配准等工序后，才能输入统一的数据平台进行生产加工。多源空间数据的融合已成为导航电子地图生产与更新的主要手段。多源数据生产流程如图2所示。

需要的软件环境：在数据库服务器上，安装Oracle9.2数据库［5］来管理空间数据、业务数据和权限数据。安装Arc Server9.2中的SOM和Arc Server9.2中的SOC组成的SOC群共同组成空间数据服务引擎。

3 结论

图2 导航地图生产数据流程

本研究为以提高定位精度为导向的电子地图应用策略研究，鉴于国内GPS精确度技术水平受限，拟研制出一种动态共享地图——人们可以通过共享周边环境照片，从而将大家熟知的电子地图“细节化”、“扩大化”、“立体化”。用户在查询该地区的地图时，由文字链接可以弹出该地区的一些具体图片信息、文字资料及其它信息。本研究的核心在建立一个网络共享平台，用户通过这个平台可以扮演用户和信息提供者双重角色，可上传一些地区的图片信息、文字资料来更新地理位置信息数据库。更清晰、更真实的图文信息弥补了电子地图精确度不高的这一缺陷，创造出可视化更强的一个电子地图界面，为用户提供了便利条件。

［1］ 蔡昌昕，皮亦鸣.高灵敏度GPS技术的研究进展［J］.全球定位系统，2006（2）：1－4.

［2］ 北京图为先科技有限公司.中国电子地图现状分析及企业应用［EB／OL］.http：／／www.docin.com／p－69960840.html.

［3］ 王俊杰，刘家茂，胡运发，于玉.图像拼接技术［J］.计算机科学，2003（6）：39－41.

［4］ 张砚，苏旭明.车载导航电子地图的关键技术［J］.测绘科学技术学报.2008（8）：267－270.

［5］ 王永贵.Oracle数据库管理与应用［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009：180－234.