室内地图数据标准体系探讨

任玉环，刘亚岚，彭 玲，许 清，王 铭，池天河

(中国科学院遥感与数字地球研究所，北京 100101)



室内地图数据标准体系探讨

任玉环，刘亚岚，彭 玲，许 清，王 铭，池天河

(中国科学院遥感与数字地球研究所，北京 100101)

室内空间信息服务潜在的市场需求和室内定位技术的发展使室内地图得到日益广泛的关注，但是室内地图数据缺乏统一的标准规范，使得室内地图的生产、更新、维护和数据共享成为难点。本文在调研目前室内地图应用和相关标准研制现状的基础上，指出室内地图数据标准编制的必要性和室内地图数据标准编制时应遵循的原则，并对室内地图数据标准的体系结构进行了分析阐述，对室内地图数据标准的最终确立将起到推动作用，有利于加快室内地理空间信息产业化的步伐。

室内地图；室内定位；标准；数据模型；编制原则

一、引 言

目前室外电子地图已经非常成熟和实用，广泛用于互联网位置搜索、导航定位等领域。随着城市化进程的快速推进和商业经济的迅猛发展，人们在内部结构越来越复杂的大型室内场所停留的时间越来越多，促使人们对空间信息的需求悄然从室外延伸到室内[1]。与此同时，室内定位技术的进步客观上推动了电子地图从室外到室内的延伸[2]。自从百度、谷歌相继推出室内地图在线服务以来，室内地图逐渐成为地图学研究与应用的热点[3]。

室内地图作为一个新兴事物，目前国内外针对它的数据标准与规范还很不完善[4]。由于室内地图的测绘、研制、更新、服务成本巨大，目前相关标准体系的缺失，极其不利于室内地图的规模化生产、应用与共享。本文通过调研国内外室内地图产品现状和室内地图相关标准研制情况，分析了室内地图数据标准的编制范围、目的和原则，并进一步研究了室内地图数据标准的体系结构，为室内地图数据标准的制定奠定了基础，对推动室内地图的标准化及其推广应用具有指导意义。

二、室内地图产品现状和问题

室内地图在10年前就已进入研发视野，直到近几年一些巨头介入后才引起了普遍关注。目前国际上室内地图图商主要有Micello公司、谷歌地图、微软必应地图、诺基亚等。2011年开始，随着百度等的加入，国内室内地图产业也开始了加速发展，相关的公司和产品主要有百度地图、高德、图聚(原名“图渊”)、点道、四维图新、积米、智慧图等。其中图聚和点道以室内地图数据制作为主，它们分别是百度和高德室内地图的提供商。各图商的室内地图推出时间及服务范围见表1。据国际权威调查机构IMS Research在2012年7月的报告[5]，目前全球有至少130家公司涉足室内地图、室内定位、室内追踪、室内导航等的研发。报告预测，到2016年将会有近12万个室内场所地图供用户使用。

表1 不同图商室内地图推出时间及服务范围

通过目前国内外室内地图产品的对比，发现各家的室内地图产品存在多方面的差异，主要表现在：

1) 室内地图数据来源五花八门。不同地图服务商获得室内地图的来源不尽相同，网络、线下搜集、用户提供、商家提供等均是可能的来源，不同来源的数据其格式、表现形式、信息量和精度等均有所不同。

2) 室内地图数据内容的侧重点和详细程度不一致。如谷歌室内地图具有丰富的楼层平面布局细节和POI标注，而百度室内地图的POI还比较少。不同图商对POI深度信息的挖掘程度差异较大，图聚室内地图上有关一个店铺的属性信息多达50～100个，谷歌、点道等室内地图的此类信息则一般仅有3～5个。

3) 室内地图表达方式差异较大，图形颜色、图形符号、注记符号等各有不同。谷歌室内地图的楼层平面布局图色彩配置较淡，而必应室内地图的室内布局多以紫色、绿色等色块突出显示；国内百度和高德的室内地图主要用多种颜色的色块表示楼层平面布局，配色比较乱，没有规则可循。

针对国内外地图服务商的室内地图产品存在的诸多差异，究其原因主要是因为至今在室内地图领域国内外尚没有统一的行业规范和标准。各公司分别独立包揽地图采集制作的所有环节，根据自己的实际需要制定相应的数据生产技术方案。由于室内地图原始资料来源有所差异，且各公司数据处理团队技术水平、软硬件设施不一致，从而造成数据格式不一，数据内容各异，地图表达方式不同，给数据共享、交换带来极大不便，室内地图数据更新和维护也难以有效进行。室内地图数据的标准化问题已成为当前制约室内地理信息应用的一大瓶颈，开展室内地图数据标准研究是当务之急。

三、国内外同类标准概况

目前室外地图数据标准比较完善。在我国，由国家归口管理，以企业为主开展标准编制工作，形成了《国家地理信息标准体系框架》，并在该体系指导下已形成10余项导航地图数据标准，涵盖交换格式、数据生产、存储格式、数据模型、质量规范等各个方面[6]。工业和信息化部牵头的“卫星导航应用系统标准研究制定”专项制定了一系列有关导航电子地图的国家标准和行业标准，涉及导航电子地图数据的采集、处理、交换及服务各个方面[7]。因室内地图与室外地图在数据内容、展现方式等方面有诸多不同，室外地图标准的相关内容很难直接借鉴，但其体系结构等可以作为室内地图标准研制的参考。

由于室内地图相关标准不完善带来的数据生产、应用和共享等方面的各种问题，逐渐引起了国际标准化机构对室内地图数据标准研制的关注[8]。工业基础类(industry foundation classes，IFC)制定的三维建筑模型—建筑信息模型(building information modeling，BIM)，对建筑内部三维模型进行了具体规定。开放式地理信息系统协会(Open Geospatial Consortium，OGC)的城市地理标记语言(city geography markup language，CityGML)，是一种用来表示和传输城市三维对象的通用信息模型，它是最新的城市建模开放标准。CityGML第4层涉及室内空间[9]。然而，IFC和CityGML仅规定了建筑三维模型的相关内容，没有涉及具有地理位置信息的地理数据，无法支持室内导航等位置服务。OGC也在制定室内空间数据模型标准 IndoorGML。2014年2月，IndoorGML标准工作组(Standards Working Group,SWG)在OGC网站上公布了IndoorGML v.0.8.2版本，提出了一种表示室内空间的多层空间模型，面向大众征集意见和建议[10]，计划2014年4月正式提交OGC技术委员会。

国内仅有个别公司以非官方方式公布了室内地图数据制作的部分流程，但没有对室内地图数据的数据模型、数据格式等作具体说明。国内外研究人员对室内地图的设计和制作方法进行了研究[11-13]，但尚没有达成共识的室内地图数据制作方案。

总之，室内地图数据标准研制已经引起国内外机构的注意，但距离完善的室内地图标准的制定还有很长的道路。

四、室内地图数据标准编制目的与范围

室内地图数据标准编制的目的在于规范室内地图数据的采集、制作、发布、交换和共享，便于室内地图的标准化及其推广应用。

室内地图数据标准规定室内地图的数据源、数据模型、数据格式、数据质量要求、地图符号及数据处理一般流程等内容。标准将普遍适用于表示室内地理空间信息的电子地图编制、地图数据屏幕显示和纸张地图出版。

室内地图数据标准的用户包括室内地图数据的生产者和使用者。例如, 标准可以用于室内地图数据采集，生产者可以用它来规范自己的产品。而室内地图数据产品的使用者也可以用它来陈述需求，因此，也是该标准的用户。

五、室内地图数据标准编制原则

标准制定时依据的原则将直接影响数据标准的制作，进而影响室内地图数据的生产和应用。鉴于室内地图数据内容、数据结构等的特殊性，在制定数据标准时除了考虑与已有国家标准、行业标准相兼容，并遵循实用性、时效性、可扩展性等一般室外地图数据标准的原则外，还应着重考虑以下几个方面的问题。

1.考虑用户习惯的延续性

室内建筑CAD图的应用已经有多年历史，对于图纸上的房间、房门等基本要素的表示方法已经形成了普遍的国际性符号体系认同习惯；通用的标志用公共信息图形符号(如卫生间等)[14]，也已经在人们的日常生活中形成习惯。因此，在本项标准中应合理吸纳建筑CAD图图式标准和通用公共信息图形符号图式，以保持对室内地理要素认知的延续性。

2.满足室内地图可视化表达的需要

室内地图利用矢量数据展示室内空间要素的几何、属性和拓扑信息。与室外地图相比，室内地图更注重小区域、大比例尺、高精度和精细化的内部元素展现。因此室内地图数据标准应满足室内地图可视化表达的需要，包括三维立体可视化表达，能准确表现室内地物空间对象和对象特征。

3.满足室内位置服务的需要

室内地图最重要最广泛的应用是室内位置服务，因此，室内地图数据标准编制时应通过合理的数据制作技术方法保证室内地图数据的空间位置精度。与此同时，通过矢量数据拓扑规则与科学的三维室内地图数据模型设置，确保室内地图数据的空间分析支撑能力，尤其是跨楼层的一体化空间分析、路径规划等能力。

4.为室内地图数据规模化生产提供指导

室内地图数据标准的作用主要是指导室内地图数据的采集和生产，消除室内地图不同生产部门在数据内容和格式、地图表达方式等多方面的差异，便于数据的交换和共享。因此，室内地图数据标准需要通过对室内地图数据的采集、生产和表达各环节的规范和约束，实现室内地图数据采集获取、生产、质量检查等环节既独立又完整，为规模化生产提供规范基础和作业指导。

六、室内地图数据标准体系结构

室内地图数据标准应包含一套完整的室内地图空间数据采集、处理、编码、索引、更新、集成、应用和服务标准和技术规范体系，对室内地图数据的采集、处理与集成过程中的元数据信息、数据模型、交换格式、数据精度等具体细节进行统一规定。具体包括但不仅限于以下几项标准。

1.元数据标准

元数据标准是室内地图数据标准的重要组成部分。元数据标准从数据标识、空间特征、属性特征、时间特征、质量评价、数据管理、数据形式等各个方面全面描述室内地图数据本身及其产生过程。

2.空间参考标准

平面坐标系、高程系是制定室内地图数据标准的基础。室内地图数据空间坐标系应完整支持空间分析、语义关联、拓扑关系和地图展现等，尤其能够结合楼层高度标识室内三维空间的区域性位置。

3.数据模型标准

数据模型标准规定室内地图数据所包含的要素、属性和关系，并说明如何进行数据分层、分类、编码与拓扑表达等。其中图层划分时应着重考虑用于地图显示的图层(如房间格局)和用于数据分析的图层(如路径分布)的结合与区别。在编码体系方面，室内地图数据的基本对象是房间、走廊、POI等，可采用从楼宇到楼层再到房间/走廊/POI的层级编码方法对数据进行分类和编码，由上往下、由主到次形成系统有机的整体。

4.地图符号标准

地图符号包括图形符号和注记符号，地图符号标准通过对室内地图的图形符号和注记符号的具体规定，实现地图表达风格的统一，便于室内地图理解。由于建筑用途类型多样，其室内空间的属性差异较大，应在建筑大类的基础上，对其内部空间的地图符号进行归类设置，避免符号太过庞杂。

5.数据质量控制标准

数据质量控制标准从图形精度、属性精度、图形属性逻辑一致性等方面对室内地图数据进行质量控制规定。这与室外地图类似，但其精度(尤其是图形精度)要求更高，以便更好地支撑室内定位。

6.数据交换标准

数据交换标准应该包括数据描述标准、权限描述标准、信息采集标准、信息发布标准及数据交换接口标准等，从而使数据生产与应用各单位之间进行数据层面的互访互通，便于数据交换与共享。

7.数据制作实用作业规范

室内地图数据制作实用作业规范需明确基于不同来源的原始数据，室内地图制作所用的工具软件，以及数据准备、地图配准、数字化、质量检查、外业调查等步骤的操作流程。根据该实用作业规范，室内地图制作人员经过简单培训即可以完成室内地图制作，数据成果符合室内地图数据相关其他标准规范的要求。

七、结束语

室内地图数据标准是室内地图数据生产、交换与共享遵照的指标与原则。室内地图数据标准的编制是室内位置服务的基础与核心，是室内空间地理信息产业建设能否迈上一个新台阶的关键所在。

目前，笔者所在的团队以面向消防应用的室内地图为例，已经初步研制了相关的数据标准规范，并应用于指导天津滨海新区的消防室内地图数据制作。虽然目前本文对于室内地图标准的具体细节规定方面还有待进一步研究与完善，但对于我国第一个有关室内地图的行业标准的出台意义非同一般，它对室内地图标准的最终确立将起到重要的推动作用，有利于加快室内地理空间信息产业化的步伐。

[1] 齐晓飞,崔秀飞,李怀树，等.室内地图设计现状分析[J].测绘与空间地理信息,2013,36(2):10-14.

[2] 张玉梅.救援队员室内定位技术分析[J].消防科学与技术，2012，31(6):1-2.

[3] 张栋海,韩丽华,肖雄兵，等.导航地图发展现状和趋势分析[J].地理信息世界,2013(2):20-23.

[4] 王富强,薛志伟,齐晓飞，等.室内地图研究综述[J].地矿测绘,2012,28(2):1-3.

[5] 福布斯中文网.室内地图服务“图渊”融资1200万元[EB/OL].2013-09-12[2014-04-12].http:∥www.forbeschina.com/review/201309/0028272.shtml.

[6] 地理信息标委会秘书处.关于印发《国家地理信息标准体系框架》的通知[EB/OL].2007-10-18[2014-04-10].http:∥gts.sbsm.gov.cn/article/zygfxwj/200811/2008 1100043350.shtml.

[7] 国家基础地理信息中心.我国地理信息标准化进展和存在问题述评[EB/OL].2009-12-10 [2014-03-10].http:∥www.3snews.net/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=20&id=1047.

[8] 张兰,王光霞,袁田，等.室内地图研究初探[J].测绘与空间地理信息 ,2013(9):43-47.

[9] OGC.OGC City Geography Markup Language (CityGML)En-coding Standard[EB/OL].2012-04-04[2014-04-20].https:∥portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=47842.

[10] OGC.OGC®IndoorGML[EB/OL].2014-01-28[2014-04-20].https:∥portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=56923.

[11] 刘兆宏，王科，丰江帆，等.矢量室内地图建模与制作方法[J].数字通信,2012,39(4):77-80.

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[14] 中国国家标准化管理委员会.GB/T 10001.1—2012标志用公共信息图形符号 第1部分：通用符号[S].北京：中国标准出版社，2012.

Research on Data Standard of Indoor Maps

REN Yuhuan，LIU Yalan,PENG Ling,XU Qing,WANG Ming，CHI Tianhe

任玉环，刘亚岚，彭玲，等.室内地图数据标准体系探讨[J].测绘通报，2015(7)：50-53.

10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0209

2014-06-02

科技部国家工程技术研究中心再建项目(2011FU125Z24)；国家发改委卫星及应用产业发展专项；天津市科技计划(12ZCZDSF00800)

任玉环(1982—)，女，博士，助理研究员，研究方向为遥感信息提取及其应用、地理信息数据标准化。E-mail：renyuhuan_2001@163.com

彭 玲。E-mail：plqiqi@126.com

P28

：B

：0494-0911(2015)07-0050-04