基于导航电子地图制作的多源地理空间数据融合技术应用研究

刘艳琴

摘要：针对导航电子地图制作中多种空间数据来源，结合实际生产经验，探讨多源地理空间数据融合技术的应用方法。

关键词：导航电子地图;多源地理空间数据;数据融合

中图分类号：TN96 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）11-0081-02

为适应导航电子地图的现势性、精准度、以及精细化的需求，多种数据采集方式应运而生，对各种来源的空间数据融合技术提出要求，结合导航电子地图的生产过程以及具体要素，探讨多源地理空间数据融合技术的应用方法。

1 导航电子地图基本知识介绍

导航电子地图是GPS产业的核心，是按照特定的数据模型将基础地理信息、道路交通信息、POI兴趣点、自动引导等多源信息有机集成在一起，与空间定位系统结合，准确引导人或交通工具从出发地到达目的地的电子地图及数据集合。

导航电子地图主要由道路形状数据、背景数据、拓扑数据和属性数据构成，它们之间紧密衔接，共同为车辆导航应用提供服务。

2 面向导航电子地图基础要素的多数据源综合采集方式

随着技术进步，我国导航电子地图已发展成多种数据源的综合采集作业方式。如高精度外业采集车、高分辨率影像资料分析技术、多渠道信息综合技术等。这些来源多样化的外业数据和新技术应用，大大丰富了外业采集手段，提高了外业数据质量。

高精度外业采集车是现阶段各图商主要采用的数据采集技术，主要用于记录道路几何形状及交通规则、电子眼、方向信息、道路名称、车道数、行車标线等附属信息;及沿街商铺的坐标、名称，和少量的地址、电话、营业范围、营业时间信息。

步行采集也是原始地图数据采集的重要来源。由工作人员手持 PDA 和相机（普通相机+特定软件）前往商厦、学校、商场、银行等场所拍摄照片，再将基本信息录入到数据采集系统。步行采集更多的是对静态物体的内部信息采集，如商场的商户分布（楼层、铺位、电话等）。

多渠道点信息综合技术：如企业用户数据采集，一般指类似物流公司运输车辆上、出租车上的导航仪发回的数据，通常只回传GPS数据，不回传图片和影像资料;互联网用户纠错标注，会上传位置信息、门面或要素的图片信息。

高分辨率影像分析技术：部分图商还通过租借飞机、无人机等方式进行航拍，主要用于景区特色产品展示、3D数据生产。以及卫星影像道路和背景面的自动识别提取技术。

此外，针对门址、地名、乡村道路等采集难度和工作量大的专题数据，图商们也可以通过政府有关部门采购;或者通过跨界合作共享数据，比如快递或外卖公司的门址、楼号数据，餐钦店铺的营业时间价格等，这类数据大多没有坐标。

多源采集方式的合理补位，能够最小成本地满足导航电子地图对数据现势性、精准度、精细化的各种需求。但同时多源数据的差异也增加了数据制作的难度。

3 多源地理空间数据融合技术能够有效解决各种统一性问题

矢量数据是导航电子地图的主要数据，对于矢量数据，多源数据采集记录必然存在差异，主要包括：（1）不同数据模型中多次采集产生的数据描述上的差异。（2）不同分类分级方法产生的要素属性定义差异。（3）不同的应用目的导致的要素制图综合详细程度上的差异。

多源地理空间数据融合技术，旨在针对多源数据采集记录的各种不统一的问题，在全面理解各类数据的空间基准、编码体系定义的基础之上，建立各变化要素的关联关系，基于空间位置匹配技术、对症下药，消除差异、有效融合。

本文结合实际生产经验，以矢量数据变化信息融合为例，给出面向导航电子地图多源数据融合的主要过程（图1）。

3.1 融合前准备工作

准备工作主要包括底图数据准备（最新的底图数据及更新履历）、参考资料准备（如行政区域面、遥感数据、卫星影像）、多源数据关联信息整理（通过获取多源采集记录的编码体系，建立各要素的属性关联信息表）。

3.2 融合数据预处理

对需要融合的数据展开预处理，包括数据规范性过滤和数据内容过滤两部分。首先对各种来源的变化记录进行数据规范性过滤，然后参考底图数据的更新履历及关联信息表，对行政区域或网格范围外的数据、底图已更新的数据进行过滤取舍，输出各种数据来源相较底图的变化信息。

3.3 导航变化数据融合

考虑矢量数据的采集可能存在同一位置多次记录的情况，具体的变化数据的融合有两种方式：一种方式是先对同一数据自身重复信息做融合，然后再消除多源数据间的差异;另一种方式是直接将多种来源的数据进行融合。但由于用户空间的不同，每个人的认知能力也不同，会造成一定的差异，第二种办法并不适用。

这里的多源矢量数据的差异，主要是详细程度及位置的差异，因此可以将多源导航数据的融合技术理解为基于几何位置的融合技术。其过程比较复杂，主要基于不同数据中同一地物的几何形状、拓扑关系、属性信息等相关性，做同名实体的匹配和合并。

在融合时，必须考虑导航数据质量评价指标，即时效性、完整性、精准度。因此，在对多个数据源中的相同实体进行识别匹配时，应优先选取时效性最新、几何精度最高、要素信息最完整的实体。当没有明确的精度评估依据时，选取优先级应按照基础测绘数据-->车辆或步行采集成果-->遥感解译数据-->用户标注数据。

实体合并时，应结合具体的要素类型采取不同的合并策略。特别是线状数据如道路的合并，通常采用特征点判断或建缓冲区提取的方法，以确定几何精度及拓扑关系一致的数据，并且所选取的数据必须能够自动提取中心线。

3.4 融合数据的比对判别

将融合后的数据，连同底图数据叠加遥感影像做进一步的几何精度分析。该过程一般采用半自动化人工辅助方式，先通过自动识别技术提取遥感影像中的道路数据，然后结合距离、长度、宽度等信息加以判断，并加入人工配合完成检测判别。区分拓扑关系、属性要素、数据规范都满足要求的数据。

3.5 將判别后的数据进行合理的生产规划

基于不同的检测判别结果指导生产规划。位置准确、属性完整的数据，可直接提交内业生产;道路属性不完整的，应当视情况区别对待，如果缺失的是交通规制信息则整条道路应先提供外业实地核实，而如果缺失的是红绿灯控制方向，则可将道路形状提交内业生产、红绿灯提交外业核实。

4 在导航电子地图制作平台的设计与实现的应用

在作者的实际工作中，面向多源地理空间数据的融合技术，在实践应用的过程中已经取得了良好的效果。主要体现在地图数据制作平台的设计与实现过程。基于生产系统需求收集与分析，结合多源数据融合的方案及技术展开进一步的平台设计与发布，根据数据生产的要求实现了多种数据源的数据过滤、匹配、融合、对比，以及生产规划指导，得到了很好的实用性。

5 结语

导航电子地图在我们日常生活中已经被广泛的应用，对于导航电子地图的周密性以及精准性，还是应当更进一步的完善，保证人们出行以及交通运输的安全性，并持续对于导航电子地图制作的多源地理空间数据融合技术应用进行深入研究，推动我国电子信息技术时代的进一步发展。

参考文献

[1]闫庆庆，马旭，李海.导航电子地图质量检测样本库建设初探[J].测绘与空间地理信息，2016，39（05）：169-171.

[2]谷宇航，江南，张晓楠，等.导航电子地图多模式表达模型的研究[J].测绘工程，2014，23（12）：12-16.

Application Research of Multi-source Geospatial Data Fusion Technology Based on Navigation Electronic Map Making

LIU Yan-qin

（Foshan Branch， Beijing Changdi Wanfang Science and Technology Co.， Ltd.， Foshan Guangdong 528300）

Abstract：Aiming at various spatial data sources in navigation electronic map making， combining with practical production experience， this paper discusses the application method of multi-source geospatial data fusion technology.

Key words：navigation electronic map; multi-source geospatial data; data fusion