基于導航電子地圖制作的多源地理空間數據融合技術應用研究

劉艷琴

摘要：針對導航電子地圖制作中多種空間數據來源，結合實際生產經驗，探討多源地理空間數據融合技術的應用方法。

關鍵詞：導航電子地圖;多源地理空間數據;數據融合

中圖分類號：TN96 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）11-0081-02

為適應導航電子地圖的現勢性、精準度、以及精細化的需求，多種數據采集方式應運而生，對各種來源的空間數據融合技術提出要求，結合導航電子地圖的生產過程以及具體要素，探討多源地理空間數據融合技術的應用方法。

1 導航電子地圖基本知識介紹

導航電子地圖是GPS產業的核心，是按照特定的數據模型將基礎地理信息、道路交通信息、POI興趣點、自動引導等多源信息有機集成在一起，與空間定位系統結合，準確引導人或交通工具從出發地到達目的地的電子地圖及數據集合。

導航電子地圖主要由道路形狀數據、背景數據、拓撲數據和屬性數據構成，它們之間緊密銜接，共同為車輛導航應用提供服務。

2 面向導航電子地圖基礎要素的多數據源綜合采集方式

隨著技術進步，我國導航電子地圖已發展成多種數據源的綜合采集作業方式。如高精度外業采集車、高分辨率影像資料分析技術、多渠道信息綜合技術等。這些來源多樣化的外業數據和新技術應用，大大豐富了外業采集手段，提高了外業數據質量。

高精度外業采集車是現階段各圖商主要采用的數據采集技術，主要用于記錄道路幾何形狀及交通規則、電子眼、方向信息、道路名稱、車道數、行車標線等附屬信息;及沿街商鋪的坐標、名稱，和少量的地址、電話、營業范圍、營業時間信息。

步行采集也是原始地圖數據采集的重要來源。由工作人員手持 PDA 和相機（普通相機+特定軟件）前往商廈、學校、商場、銀行等場所拍攝照片，再將基本信息錄入到數據采集系統。步行采集更多的是對靜態物體的內部信息采集，如商場的商戶分布（樓層、鋪位、電話等）。

多渠道點信息綜合技術：如企業用戶數據采集，一般指類似物流公司運輸車輛上、出租車上的導航儀發回的數據，通常只回傳GPS數據，不回傳圖片和影像資料;互聯網用戶糾錯標注，會上傳位置信息、門面或要素的圖片信息。

高分辨率影像分析技術：部分圖商還通過租借飛機、無人機等方式進行航拍，主要用于景區特色產品展示、3D數據生產。以及衛星影像道路和背景面的自動識別提取技術。

此外，針對門址、地名、鄉村道路等采集難度和工作量大的專題數據，圖商們也可以通過政府有關部門采購;或者通過跨界合作共享數據，比如快遞或外賣公司的門址、樓號數據，餐欽店鋪的營業時間價格等，這類數據大多沒有坐標。

多源采集方式的合理補位，能夠最小成本地滿足導航電子地圖對數據現勢性、精準度、精細化的各種需求。但同時多源數據的差異也增加了數據制作的難度。

3 多源地理空間數據融合技術能夠有效解決各種統一性問題

矢量數據是導航電子地圖的主要數據，對于矢量數據，多源數據采集記錄必然存在差異，主要包括：（1）不同數據模型中多次采集產生的數據描述上的差異。（2）不同分類分級方法產生的要素屬性定義差異。（3）不同的應用目的導致的要素制圖綜合詳細程度上的差異。

多源地理空間數據融合技術，旨在針對多源數據采集記錄的各種不統一的問題，在全面理解各類數據的空間基準、編碼體系定義的基礎之上，建立各變化要素的關聯關系，基于空間位置匹配技術、對癥下藥，消除差異、有效融合。

本文結合實際生產經驗，以矢量數據變化信息融合為例，給出面向導航電子地圖多源數據融合的主要過程（圖1）。

3.1 融合前準備工作

準備工作主要包括底圖數據準備（最新的底圖數據及更新履歷）、參考資料準備（如行政區域面、遙感數據、衛星影像）、多源數據關聯信息整理（通過獲取多源采集記錄的編碼體系，建立各要素的屬性關聯信息表）。

3.2 融合數據預處理

對需要融合的數據展開預處理，包括數據規范性過濾和數據內容過濾兩部分。首先對各種來源的變化記錄進行數據規范性過濾，然后參考底圖數據的更新履歷及關聯信息表，對行政區域或網格范圍外的數據、底圖已更新的數據進行過濾取舍，輸出各種數據來源相較底圖的變化信息。

3.3 導航變化數據融合

考慮矢量數據的采集可能存在同一位置多次記錄的情況，具體的變化數據的融合有兩種方式：一種方式是先對同一數據自身重復信息做融合，然后再消除多源數據間的差異;另一種方式是直接將多種來源的數據進行融合。但由于用戶空間的不同，每個人的認知能力也不同，會造成一定的差異，第二種辦法并不適用。

這里的多源矢量數據的差異，主要是詳細程度及位置的差異，因此可以將多源導航數據的融合技術理解為基于幾何位置的融合技術。其過程比較復雜，主要基于不同數據中同一地物的幾何形狀、拓撲關系、屬性信息等相關性，做同名實體的匹配和合并。

在融合時，必須考慮導航數據質量評價指標，即時效性、完整性、精準度。因此，在對多個數據源中的相同實體進行識別匹配時，應優先選取時效性最新、幾何精度最高、要素信息最完整的實體。當沒有明確的精度評估依據時，選取優先級應按照基礎測繪數據-->車輛或步行采集成果-->遙感解譯數據-->用戶標注數據。

實體合并時，應結合具體的要素類型采取不同的合并策略。特別是線狀數據如道路的合并，通常采用特征點判斷或建緩沖區提取的方法，以確定幾何精度及拓撲關系一致的數據，并且所選取的數據必須能夠自動提取中心線。

3.4 融合數據的比對判別

將融合后的數據，連同底圖數據疊加遙感影像做進一步的幾何精度分析。該過程一般采用半自動化人工輔助方式，先通過自動識別技術提取遙感影像中的道路數據，然后結合距離、長度、寬度等信息加以判斷，并加入人工配合完成檢測判別。區分拓撲關系、屬性要素、數據規范都滿足要求的數據。

3.5 將判別后的數據進行合理的生產規劃

基于不同的檢測判別結果指導生產規劃。位置準確、屬性完整的數據，可直接提交內業生產;道路屬性不完整的，應當視情況區別對待，如果缺失的是交通規制信息則整條道路應先提供外業實地核實，而如果缺失的是紅綠燈控制方向，則可將道路形狀提交內業生產、紅綠燈提交外業核實。

4 在導航電子地圖制作平臺的設計與實現的應用

在作者的實際工作中，面向多源地理空間數據的融合技術，在實踐應用的過程中已經取得了良好的效果。主要體現在地圖數據制作平臺的設計與實現過程。基于生產系統需求收集與分析，結合多源數據融合的方案及技術展開進一步的平臺設計與發布，根據數據生產的要求實現了多種數據源的數據過濾、匹配、融合、對比，以及生產規劃指導，得到了很好的實用性。

5 結語

導航電子地圖在我們日常生活中已經被廣泛的應用，對于導航電子地圖的周密性以及精準性，還是應當更進一步的完善，保證人們出行以及交通運輸的安全性，并持續對于導航電子地圖制作的多源地理空間數據融合技術應用進行深入研究，推動我國電子信息技術時代的進一步發展。

參考文獻

[1]閆慶慶，馬旭，李海.導航電子地圖質量檢測樣本庫建設初探[J].測繪與空間地理信息，2016，39（05）：169-171.

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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