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浅谈导航电子地图数据主要的标准及格式

导航电子地图数据属性数据在G1S中是空间实体不可分割的组成部分。例如,道路可以数字化为一组连续的像素或矢量表示的线实体,并可用一定的颜色、符号把GIS的空间数据表示出来,这样,道路的类型就可用相应的符号来表示。而道路的属性数据则是指用户还希望知道的道路宽度、表面类型、建筑方法、建筑日期、人口覆盖、水管、电线、特殊交通规则、每小时的车流量等。这些数据都与道路这—空间实体相关。这些属性数据可以通过给予一个公共标识符与空间实体联系起来。

属性数据即空间实体的特征数据,一般包括名称、等级、数量、代码等多种形式。属性数据的内容有时直接记录在栅格或矢量数据文件中,有时则单独输入数据库存储为属性文件,通过关键码与图形数据相联系。属性数据常常包括统计数据、遥感影像数据、实测数据、和其他系统的数据。

目前世界上最主要的导航电子数据标准/格式有以下几种:GDF(v3.0/ 4.0)、KIWI(v1.22)、NavTech(v3.0),而我国的导航电子地图数据需参照《导航电子地图数据分类与编码》,该标准是2012年10月1日实施的

1.GDF格式

GDF(Geographical Data File)是欧洲交通网络表达的空间数据标准,用于描述和传递与路网和道路相关的数据。它规定了获取数据的方法和如何定义各类特征要素、属性数据和相互关系。主要用于汽车导航系统,但也可以用在其他交通数据资料库中。GDF格式已为CEN(Central European Normalization)所认可,并已提交ISO TC204/ WG3,最新版本的GDF 4.0极有可能被ISO采纳,而成为国际标准。

GDF用ASCII码编码,以单个文件的形式存储,可用通常方式压缩。

每个GDF都被分为多个分区,分区包括信息单元和载体单元。信息单元包含载体单元中具体数据的信息,载体单元由Volume和Album组成,Volume是基本的数据组织单位, Album是Volume的集合。

GDF对要素属性的定义非常全面,仅对Road的定义中就包括了长度单位、道路材质、道路方向、建筑情况、自然障碍物、(高架)路面高度、平均时速、最高限速、最大承重等20多项,同时还定义了各种要素间的关系。

另外,GDF还提供了评价电子地图数据质量及精度的标准和依据,使电子数据生产过程中的质量控制有据可循。任何公司都可生产GDF格式的数据,GDF标准采用ISO2859质检规范,以保证所有GDF数据的质量精度。

2.KIWI格式

KIWI格式是由KIWI-W Consortium制定的标准,它是专门针对汽车导航的电子数据格式,旨在提供一种通用的电子地图数据的存储格式,以满足嵌入式应用快速精确和高效的要求。该格式是公开的,任何人都可使用。

KIWI-W Consortium成立于2001年7月,致力于制定汽车导航用电子地图物理存储格式(PSF)的行业标准。KIWI格式目前在ISO TC204 / WG3中是PSF标准的有力竞选者。

PSF的主要载体是CD、DVD和HDD,与KIWI类似的还有许多不同格式,如NRNE等,都是不同公司的自有格式。KIWI格式的最新版本是1.22,可从KIWI-W Consortium的官方网站上下载。

KIWI的特点是把用于显示的地图数据和用于导航的数据紧密结合起来,并将数据按照分块方式以四叉树的数据结构保存于物理介质中,不同用途的信息存在不同的块中,从而使数据适合于实时高效应用的要求,其中很多信息以Bit为单位存储,并以Offset量提取其索引。这也就是KIWI在技术上的目标,即加速数据的引用和压缩数据的量。

KIWI最重要的特点是其将数据物理存储和数据逻辑结构相结合的优越的机制。KIWI按分层结构来组织地图,并且这种层的逻辑结构与其物理存储也是相联系的。它可以做到在不同的Level层之间做快速的数据引用。因此,针对不同的应用目的或不同级别的用户,可以使用或提供不同抽象层次的数据,例如,对于导航应用提供精度相对较高的立交桥数据,而对于一般应用只需把立交桥表示为若干道路结点就行了。而这两份不同抽象等级的数据完全可以由同一份地图数据按要求提取生成。与此同时,在采用了分层次的数据参考后,会使查询、路径分析、连通性分析等各种算法更加快速。

3.NavTech的数据格式

NavTech公司致力于生产大比例尺的道路网商用数据,包括详细的道路、道路附属物、交通信息等,这些数据主要用于车辆导航应用。NavTech公司自有的商用地理数据库的数据格式是SDAL(Shared Data Access Library),通过SDAL编译器,可以把一般的电子地图数据转换为SDAL格式,进而可以由SDAL程序接口调用SDAL格式数据用于各种车辆导航应用。

SDAL格式本身提供了对地图快速查询和显示的优化,可提高路径分析和计算速度,并可存储高质量的语音数据为用户提供语音提示。SDAL格式的标准也是公开的。

NavTech还为导航应用提供了一套NAVTOOLS工具,可以较方便地进行基于SDAL格式数据的导航应用开发。NAVTOOLS提供了地图显示、车辆定位、路径计算等多种功能。当然,也可直接由SDAL开发导航应用。

汽车导航是集GIS、GPS、通信、嵌入式软硬件技术为一体的高度综合性的高技术产品。作为一种高技术含量的产品,日本及欧美国家经历了10多年的发展过程,才取得了今天的成就。在这一过程中,有很多成功的经验,也有不少失败的教训。正是在这些经验和教训的基础上,才有了今天的导航电子地图标准化研究成果。

如果涉及到导航电子地图数据的企业,可以参考《导航电子地图数据分类与编码》,这样会更全面。

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