面向精细化导航电子地图的设计与方法

刘硕 周海鹏

摘   要：近年来，导航电子地图已成为快速帮助人们寻找目的地和规划行程的重要手段，随着汽车产业和电子地图信息服务的迅速发展，导航电子地图的应用越来越受到普遍的重视。然而，目前的导航要素只能满足导航的基本要求，很多详细信息无法检索到，这就需要将导航电子地图的内容更加精细化。精细化导航不仅需要导航路网的基本关系和属性，而且需要设施的深度信息。如一些大型商业写字楼的租户信息，是一种重要的设施深度信息，用户在享用导航服务时不仅仅能够查询定位到写字楼的POI，更希望在该POI基础上展现出其内部的租户信息，如租户的名称、所在楼层等深度信息。

关键词：导航  电子地图  精细化  深度信息

中图分类号：TP311.5                               文献标识码：A                       文章編号：1674-098X（2020）05（a）-0162-03

随着社会的发展，导航电子地图逐渐融入到生活的方方面面，变得日益基础和重要，而地图的精准化、丰富度越来越受到导航行业的关注。当前，用户对电子地图的需求不断增多，不再满足传统电子地图的表现内容和形式，而是希望地图更具有“内涵”，让地图的内容更加深入详细。例如兴趣点（Point Of Interest，简称POI）的深度信息就是一项面向精细化导航电子地图的新型数据。

关于POI的深度信息设计方法与应用，本文主要以大厦楼宇的租户信息要素数据为例，重点介绍了该要素的设计思想，数据采集和内业制作的流程与方法，根据实际作业经验，提供了POI深度信息属性数据与其建筑物底面的位置关联方法。基于这种设计具体的应用场景是：当输入目的地或在电子地图上直接点击建筑物时，可以轻松查询到大厦以及大厦里租户的信息，如租户的名称、联系方式以及所在的楼层信息，同时动态显示每个租户楼层示意图，使用户能够生动直观地查看详细POI信息，给用户带来了更加专业、便利的导航体验，实现了精细化导航的要求。

1  POI深度信息模型设计

“租户”是在导航电子地图领域中特定描述在商业大厦或写字楼中具有社会经济属性的单位或团体，如某某公司等，而对租户相关属性的说明称之为“租户信息”，主体包括租户的名称、联系方式以及所在的楼层信息等。

1.1 模型设计技术方法

“租户信息”的数据模型设计，在遵从统一建模语言（UML）标准的基础上，结合了面向对象的分析与设计原理进行模型设计。具体采用的技术方法如下。

（1）采用UML统一建模语言。

“租户信息”数据模型设计采用面向对象的设计方式，而UML（Unified Modeling Language）是基于面向对象技术的标准建模语言。定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用。使用UML进行“租户信息”的数据库设计，不仅可以描述数据结构，还能描述数据之间的关系。

“租户信息”中的空间对象、数据对象、属性信息及对象数据之间的关系均可用UML语言描述。空间对象可以用UML中的类进行映射，使其具有空间特征，空间对象的属性用类中的属性表示。数据对象在数据库中为表，直接用UML的类表示，对象属性通过类的属性表示。空间对象之间、数据对象之间、空间对象和数据对象之间的关系可以通过UML的关系进行记录。“租户信息”模型成果最终将以UML方式进行表达与展现。

（2）基于面向对象的分析与设计。

采用面向对象的方法进行租户信息对象的分析以及模型设计，建立面向对象的数据库结构。通过建立完整统一的数据模型，可以实现对象的几何图形特征与属性特征、个体特征与关系特征、当前时态特征与历史时态特征的一体化管理，可有效地满足未来数据管理维护的便捷性和灵活性的双重需要。

1.2 要素数据模型设计

“租户信息”是依附于建筑物底面而制作的属性数据，数据内容主要包括了出租方和租户的名称、楼层数以及电话等信息。在传统导航电子地图基础上，根据现场采集的实际大厦水牌录入租户的属性信息，并与已有的建筑物底面进行叠加，实现位置关联。

（1）根据现场采集大厦水牌照片录入租户的名称、电话、楼层等属性信息，由于租户信息依附于大厦，是多对一的关系，因此需要建立大厦与租户POI的“父子关系”。

（2）租户的楼层信息如果跨越了多个楼层，需要对楼层进行拆分，每一层需要单独进行记录，并删除该大厦的空缺楼层。同时，对具有一定语义的楼层信息，如B1层、B2层等，需要采用相应的阿拉伯数字表示，以保障模型的一致性。

（3）建立大厦和租户信息以及与建筑物底面的数据关联，租户信息与大厦信息可以通过关联形成一个物理表，为了方便后续的数据编译，将这两者融合为一张数据表。对象模型分析如图1所示。

2  制作流程与方法

2.1 数据资料分析与准备

在数据采集和制作之前，需要对制作租户信息的大厦选取进行分析，该大厦的选取要求为各城市中具有代表性或较知名的大厦，大厦的POI属性数据应包括大厦的名称、唯一编码以及位置信息。为了提高数据交换格式的开放性，大厦的POI数据采用MDB数据格式。

为了实现“租户信息”要素在导航电子地图中的空间定位，并建立租户信息与建筑物面的位置关联，需要在数据制作前准备建筑物底面数据，其中包括建筑物面的标识号（Carto_ID）和建筑物的高度信息（Height）。

2.2 数据制作流程与方法

基于上述数据模型设计和前期数据资料，建立了一套完整的数据制作流程用以支撑数据生产，整个制作流程分为数据采集、数据录入、数据编辑以及与建筑物面匹配等。具体制作流程如图2所示。

（1）数据采集。

数据的采集主要是对租户的名称、租户楼层信息、大厦的总楼层以及空缺楼层的采集，为了能获取到完整的POI详细信息，往往通过大厦的水牌来获取。大厦的总楼层数及空缺楼层数可通过大厦内的电梯面板按钮反映的楼层情况来获取，为避免采集错误，可对大厦的多部电梯进行比对的方法获取大厦的楼层信息。

（2）数据錄入与编辑。

依据采集的大厦水牌信息，逐一对租户的名称、楼层信息、电话、英文名等数据录入。为了方便数据的录入和成果检查，采用“Microsoft Office Access”进行租户数据的录入，通过在已有的大厦POI数据基础上增加租户数据子任务，每个子任务按顺序录入大厦的租户数据，并建立大厦与租户的“父子关系”，实现大厦与租户数据的关联。同时录入大厦空缺楼层数，为下一步进行租户楼层数编辑做好数据准备。

数据的编辑主要是对租户的楼层数进行拆分与整理，对于跨越多个楼层的租户，每一层需要单独进行记录，并考虑记录的楼层数不能为该大厦的空缺楼层数。如图3所示。

（3）与建筑物底面匹配。

由于租户与大厦的位置信息相同，只需要将大厦与建筑物底面关联，即可实现租户信息与建筑物底面的关联。其中大厦与建筑物底面匹配方法分为两种：空间位置匹配法和属性信息匹配法。

①空间位置匹配法。

在进行大厦与建筑物底面匹配之前，需要先将大厦的点位进行空间展布，然后通过大厦点位与建筑物面层进行叠加分析，当点在面内时，大厦点位可获得对应的建筑物面的Carto_ID，即可建立大厦与建筑物的关联。

②属性信息匹配法。

在基于空间位置匹配法获得的结果中如果大厦点位不在面内，无法判断具体与哪个建筑物面相关联，则需要参照在大厦附近一定缓冲区内建筑物高度与大厦楼层的强相关性，如10层楼对应于30米楼高，可将具备强相关性的大厦与建筑物建立对应关系，从而获得对应建筑物面的标识号Carto_ID，即可建立大厦与建筑物的关联。

3  应用效果展示

在导航仪中，用户检索POI定位到一个建筑物面，通过该建筑物面可查看大厦的属性信息，同时可进一步动态显示该大厦内部租户的名称、楼层等深度信息，当选择某个“租户”作为目的地时，可实现路径引导。应用效果展示如图4所示。

在传统的导航电子地图中，当用户检索兴趣点时，可以查看兴趣点的基本位置并进行路径引导，但不能获取到该兴趣点更深入的信息，本文以 “租户信息”的设计为例，生动的表达了POI内部的详细信息，使用户可以轻松方便地进行精确、快速的导航定位。除此之外，如加油站的油品类别、收费站的收费金额、充电桩的充电插口类型等深度信息同样也都能从地图上获得。地图在人们的日常生活中，在各行各业的应用中，已扮演着重要的角色，然而，精细化导航为人们的出行提供了更生动、更详细、更准确的查询定位，它将是未来的发展趋势。

参考文献

[1] 贠敏. 卫星导航定位产品之瓶颈——电子地图[J].卫星应用，2013（9）：13-15.

[2] 方继嗣.电子地图在车载导航系统的应用[D].西北工业大学，2004.12-28.

[3] 刘静华.导航电子地图基础数据库道路和POI信息点的采集[J].浙江测绘，2009（1）：45-46.