第十八讲 电子地图

第十八讲电子地图第四节电子地图一、电子地图的概念电子地图是20世纪80年代初利用计算机辅助地图制图技术而形成的地图新品种。电子地图也称为数字地图，是地图制作和应用的一个系统，是一种数字化了的地图。电子地图可以存放在数字存储介质上，地图图形可以显示在计算机屏幕上也可以随时打印输出到纸面上。电子地图上可以表示的信息量远远大于普通地图。以TM影象为地面的立体电子地图•电子地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。•电子地图很方便地与卫星影像、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种。•电子地图可以利用数字地图记录的信息，派生新数据。•电子地图可用于城市规划建设、交通、旅游、汽车导航等许多部门。所有这些数字地图将各部门日常工作由原来一大堆地图翻来翻去，变成为计算机前作业，科学、准确、直观,大大提高效率。二、电子地图的特点电子地图与纸质介质的地图相比，具有许多优点：交互性无极缩放无缝动态载负量调整多维化（飞行地图、演进地图）信息丰富共享性计算统计和分析三、电子地图的图种导航图多媒体地图遥感地图网络地图地形图（显示三维地形）石家庄市网络地图石家庄网络地图的最优路径查询（保龙仓——省委）河北师大西校区电子沙盘一景四、电子地图的应用电子地图己广泛应用于政府规划、经济贸易、旅游向导、卫星导航、作战指挥等领域。在地区和城市的各级管理、建设、分析、规划和评价工作中，在城市信息系统、自然灾害预测评估信息系统、遥感作物估产系统、交通管理信息系统以及资源利用、区域规划等系统的建设中，电子地图都已成为重要地理信息基础。电子地图应用领域还在不断扩展，电子地图的表现形式也将发生新的变化。导航应用的电子地图共享平台建设•导航电子地图技术特点•导航系统主要组成分为硬件、软件和电子地图三大部分。导航用电子地图是整个导航应用体系的核心，包括基础地理信息相关的背景数据、道路交通、各种兴趣点以及实时信息数据。•导航的重心是道路及与道路相关的地名与交通数据，道路数据必须客观、完整地表达现实世界中道路连通关系。•由于基础地理数据并非面向导航应用，因此其道路数据无法很好地满足导航应用需求，体现在：•1)基础地理数据中的道路以道路中心线表示，而在导航应用中有物理或法定隔离带的道路需要按照交通流方向表达道路上下行关系。•2)基础地理数据中立交桥以点或图示符号的方式表示，不表达立交桥匝道与其它道路的连通关系。•3)基础地理数据在表达两条或数条道路的交叉处时，不论道路在此处是平面交叉还是立体跨越，在图面视觉上能够得到反映，但在数据上不能反映或没有完备的模型描述道路连通关系。•这些问题在利用基础地理信息生产导航电子地图的时候，必须进行要素重构，有些还需要实地调查测量进行补充和完善。•数据库设计•内容设计•由于基础地理数据与导航电子地图共享平台在数据内容、数据组织结构、拓扑关系等方面存在差异，因此需要对基础地理数据进行加工处理生成导航电子地图共享平台，亦即导航应用的电子地图共享平台是在基础地理数据的基础上经过加工处理生成的面向导航应用的基础地理数据集，主要包括道路网络数据、POI（兴趣点）数据、地址数据与背景数据。•在导航电子地图共享平台的建设过程中，根据导航应用对数据内容详细程度要求的不同，划分为城际与城市两个表达区域。城际导航的主要数据源为1:5万基础地理数据；城市导航的主要数据源为1:1万基础地理数据。•(1)从内容的划分上说，导航应用的电子地图共享平台由以下四部分内容构成：•a、道路网络数据：满足导航应用的拓扑需求，能够完整表达道路间的连通关系，真实反映交通流的实际通行情况，同时还包含桥梁、隧道、加油站、收费站、高速公路出入口、服务区、车渡等道路附属信息；•b、POI数据：包含各类与导航定位相关的各类社会经济设施，1、居民地名称：城市小区、村庄、农场、林场及渔、牧业点等；2、企事业单位名称；3、交通要素名：空港、机场名、海港名、内河港口名、渡口名、铁路车站名、地铁站名等；4、纪念地和古迹名：公园、古建筑、纪念地等；•c、地址数据：包括地址名称、地址拼音、所在行政区划名称；•d、背景数据：包括行政区划、水系、铁路、居民地、植被。•(2)从数据尺度上说，导航电子地图共享平台由城际导航电子地图共享平台与城市导航电子地图共享平台构成。•a城市是交通活动最频繁的区域，在单位面积内，道路的面积、长度，POI的密度，道路信息的变化频率都是郊区农村无法比拟的，因此需要表达的内容和细节都比城际高的多;•b城际导航电子地图共享平台表达城市之间道路的连通关系，主要以1:5万基础地理数据为数据源；城市导航电子地图共享平台表达城市内部道路之间的连通关系，主要以1:1万基础地理数据为数据源；•c城际导航电子地图共享平台中只需表达城市内重要的交通干道数据。道路网络数据POI数据背景数据公路城市道路乡村道路道路附属设施交通服务政府机关铁路水系居民地注记行政区划高速公路国道省道县道乡道地址数据城际导航电子地图共享平台城市导航电子地图共享平台杭州市导航应用的电子地图共享平台元数据地图数据……………公众服务快速路主干道次干道支线内部道路逻辑模型图物理模型城际导航电子地图与城市导航电子地图在数据库中分开存放，最后使用时由导航提取工具提取。城际导航电子地图的地图数据不区分图幅存储为一个数据集（dataset），小类以featureclass的形式存储于数据集(dataset)中；城市导航电子地图的地图数据分城市不区分图幅存储为多个数据集，每个数据集中又包含多个小类。城际导航电子地图和城市导航电子地图的元数据则均以单独表（table）的形式存储于数据库中。外业数据采集内业数据采集质量控制已有DLG：DigitalLineGraphic纸质地图或图集各类影像各种文字资料工作底图内业集成处理处理、转换、更新母库数据更新导航电子地图建设流程软件选型和软件开发（1）导航内业处理软件•使用专业的地理信息系统软件ArcGIS来处理所有的内业数据并开发相关的辅助处理工具提高作业效率。•（2）导航数据管理软件•过程数据管理软件:•过程数据存储为PersonalGeodatabase格式,采用专业的数据库管理软件——MicrosoftAccess。•结果数据管理软件:结果数据存储在Oracle数据库中,并开发相关的数据库管理软件提取数据、支持数据库的在线更新。•（3）导航数据检查软件•在内业处理软件中开发一系列辅助工具以检查数据的各种图面及内在的逻辑错误。•（4）相关辅助软件•主要用于辅助内业编辑,包括自动连接、自动接边、自动转换、自动融合等工具。•关键技术•导航应用的电子地图共享平台建设是一个庞大而复杂的工程，其中涉及多方面的关键技术。•（1）海量数据存储与管理技术：•数据库范围覆盖全省的1：5万和城镇的1:1万地图，数据库中存储了大量与导航应用紧密相关的道路规制信息、POI信息等，信息量大内容丰富，为此系统构建了Oracle9i+ArcSDE8.3的数据存储环境，全省数据在分图幅完成编制后通过批量入库工具导入到Oracle数据库中，数据合幅则通过自动处理程序在数据库中完成。使用数据时通过数据更新服务平台自动按照用户需求提取。通过这一系列数据管理辅助工具的开发和应用有效的减少了人工干预，提高系统自动化程度，保证了数据在生产、传输过程中的一致性。•（2）快速更新技术：地图数据库建成后的生存周期依赖于数据库的更新周期，更新速度快则数据库的生存期就长,反之则短。在平台建设中通过设定最佳更新周期和采用新的更新技术建立了一种快速稳定的更新机制，以保证地图数据库获得更长的生存期。•（3）多源多尺度数据的整合处理技术：为建立统一的导航应用的电子地图共享平台，需要对各类数据进行分析，遵照导航地理框架数据标准，针对不同类型数据制订具体的数据生产技术细则，通过对不同资料和数据的要素编码、分层、坐标系、投影、数据格式等进行一系列的标准化和规范化处理，将多源、多尺度的数据进行综合处理，协调相互间关系，实现各种数据的整合。•（4）道路网络数据模型的构建：导航电子地图的核心要素是道路网络，道路网络必须正确表达道路之间的连通关系。现有基础地理数据显然不符合这种表达。因此，需要针对导航电子地图的要求构建道路网络数据模型，采用连通拓扑的数据模型来表达道路间的连通关系。•（5）空间数据连通拓扑关系的建立：导航电子地图的路段结点间要实现基于非平面的连通拓扑的表达，而基础地理数据都是基于平面的完全拓扑的数据模型存储数据的，需要处理其中道路的连通拓扑关系，按照导航电子地图的道路网络数据模型要求，开发软件实现自动、半自动建立和维护道路的连通拓扑关系。•（6）高效质量控制技术：导航电子地图来源于面广，多尺度、多类型数据，数据量很大。需要开发出比较智能化的数据生产质量控制软件，减少人工检查工作，切实做好大批量数据的质量控制。