一、引言

　　(一) 國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著汽車導(dǎo)航應(yīng)用的普及，行人導(dǎo)航、智能交通系統(tǒng)（ITS）以及高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等應(yīng)用的發(fā)展，要求提供更加精細(xì)、更高現(xiàn)勢(shì)性的導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的生產(chǎn)和更新模式已經(jīng)難以滿足應(yīng)用的發(fā)展，因此，歐洲智能交通協(xié)會(huì)（ERTICO）從2001年開(kāi)始就組織實(shí)施了一系列的相關(guān)研究項(xiàng)目，如NextMap、ActMap、FeedMap（如圖1所示）、Maps&ADAS、ROSATTE等項(xiàng)目，涉及導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容需求研究、快速更新反饋體系、快速更新發(fā)布體系、以及政府-企業(yè)整合的多數(shù)據(jù)源聯(lián)合采集、維護(hù)、發(fā)布的體系平臺(tái)，已經(jīng)取得了重大成果，并在實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證和推廣，實(shí)現(xiàn)了高現(xiàn)勢(shì)性導(dǎo)航數(shù)據(jù)的快速增量更新。

　　(二) 國(guó)內(nèi)面臨問(wèn)題

　　雖然國(guó)內(nèi)最初制約導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的導(dǎo)航電子地圖問(wèn)題已基本得到解決，奠定了產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用開(kāi)始逐漸普及，新型導(dǎo)航應(yīng)用模式初步形成，但是還面臨如下關(guān)鍵的問(wèn)題：

　　1. 導(dǎo)航電子地圖的現(xiàn)勢(shì)性不能滿足快速增長(zhǎng)的應(yīng)用需求

　　由于我國(guó)的城鄉(xiāng)建設(shè)日新月異，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城鄉(xiāng)道路年平均變化率約20％，京津唐、長(zhǎng)三角、珠三角三大經(jīng)濟(jì)圈城市道路年變化率接近30％，而目前，我國(guó)導(dǎo)航電子地圖市場(chǎng)更新頻率最高的產(chǎn)品也只能做到重要城市年更新2次，省會(huì)及一般城市年更新1次，多達(dá)百萬(wàn)的POI數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性更是難以保證，導(dǎo)致大量的錯(cuò)誤引導(dǎo)和用戶抱怨。數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各類基于導(dǎo)航電子地圖的高端應(yīng)用需求，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的束縛已日漸凸現(xiàn)。

　　2. 高度集成的增量更新產(chǎn)業(yè)鏈合作框架還沒(méi)有形成

　　目前，國(guó)內(nèi)導(dǎo)航電子地圖的生產(chǎn)基本上是以企業(yè)自身的資源完成的，尚未形成集成化的增量更新產(chǎn)業(yè)鏈合作框架，沒(méi)有充分整合上下游的資源，導(dǎo)致更新效率低、成本高。在這個(gè)產(chǎn)業(yè)中，各地圖廠商單獨(dú)收集導(dǎo)航相關(guān)信息，資源各自封閉，形成大量的重復(fù)投資；同時(shí)，國(guó)家和各級(jí)地方政府部門(mén)掌管的大量交通相關(guān)的公眾信息，如實(shí)時(shí)的路況信息、市政道路建設(shè)規(guī)劃、氣象信息、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息、高精度衛(wèi)星影像和航片等，由于產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)條件的限制，缺乏合理的資源共享渠道。這些資源仍掌握在國(guó)家管理機(jī)構(gòu)和科研機(jī)構(gòu)手中，不能為公眾所使用，資源的民用化程度和共享程度低，對(duì)于整體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展沒(méi)有充分發(fā)揮其作用。

　　(三) 目標(biāo)及意義

　　為了解決如上的問(wèn)題，國(guó)家發(fā)改委啟動(dòng)了“衛(wèi)星應(yīng)用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)”，其中導(dǎo)航電子快速增量更新體系建設(shè)的目標(biāo)是在“衛(wèi)星導(dǎo)航電子地圖高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”項(xiàng)目已形成覆蓋全國(guó)的導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、高品質(zhì)規(guī)?；瘜?dǎo)航電子地圖生產(chǎn)平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)上，利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，打造中國(guó)首家導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)業(yè)鏈的合作框架，建立導(dǎo)航電子地圖快速增量更新體系，生產(chǎn)高現(xiàn)勢(shì)性的中國(guó)導(dǎo)航電子地圖，進(jìn)一步提升衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)的產(chǎn)業(yè)化。主要是：

　　1. 建立高現(xiàn)勢(shì)性、高精度、精細(xì)化的中國(guó)導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)

　　建設(shè)高現(xiàn)勢(shì)性、高精度、精細(xì)化的中國(guó)導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，支持多源數(shù)據(jù)融合、增量更新、多模式導(dǎo)航應(yīng)用，帶動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　2. 建設(shè)中國(guó)導(dǎo)航電子地圖快速增量更新體系

　　研究解決導(dǎo)航電子地圖快速增量更新核心技術(shù)，建立國(guó)內(nèi)導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)業(yè)鏈合作框架和導(dǎo)航電子地圖快速增量更新體系，降低導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用服務(wù)成本，提高導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)的更新頻次。

　　3. 形成增量更新應(yīng)用與服務(wù)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模

　　建設(shè)導(dǎo)航信息服務(wù)中心，提供導(dǎo)航電子地圖增量更新服務(wù)，滿足用戶增量更新應(yīng)用需求，促進(jìn)導(dǎo)航終端用戶規(guī)模增長(zhǎng)。

　　體系建設(shè)將為用戶提供高現(xiàn)勢(shì)性的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，更好滿足用戶需求，擴(kuò)大市場(chǎng)消費(fèi)，提高導(dǎo)航服務(wù)水平；促進(jìn)導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)業(yè)鏈資源的有機(jī)整合，提高社會(huì)資源的共享利用率，加速導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展；極大地推進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，帶動(dòng)我國(guó)汽車、信息、智能交通和測(cè)繪等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展；縮短與歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距，加快導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)大國(guó)、強(qiáng)國(guó)的建設(shè)。

　　二、體系框架

　　(一) 基本框架

　　體系建設(shè)是通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段和產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)合作模式的推廣，研究覆蓋全國(guó)的導(dǎo)航電子地圖快速增量更新技術(shù)體系，建設(shè)本地化、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)平臺(tái)和導(dǎo)航信息服務(wù)中心，形成高現(xiàn)勢(shì)性、高精度、精細(xì)化中國(guó)導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和服務(wù)能力，并進(jìn)行應(yīng)用推廣。整體體系是導(dǎo)航電子地圖的生產(chǎn)、更新與應(yīng)用等服務(wù)將依托產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作，整體構(gòu)成一個(gè)相對(duì)閉合的業(yè)務(wù)流，業(yè)務(wù)流程框架如圖2所示。圖2

　　(二) 基本流程

　　1. 信息收集與處理

　　導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商接收來(lái)自國(guó)家的導(dǎo)航基礎(chǔ)地理信息、道路交通管理部門(mén)的道路交通管理信息、用戶反饋信息和其他信息源提供的POI信息等；進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和多源對(duì)比處理，提取出與導(dǎo)航電子地圖相關(guān)的有價(jià)值的變化信息，并進(jìn)行必要的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證；導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商對(duì)確認(rèn)了的變化信息進(jìn)行處理，生產(chǎn)出新版導(dǎo)航電子地圖以及變化差分信息，發(fā)送給導(dǎo)航信息服務(wù)中心。

　　2. 增量更新

　　導(dǎo)航信息服務(wù)中心向用戶終端發(fā)布導(dǎo)航電子地圖變化信息，根據(jù)用戶的情況生成滿足用戶需要的增量更新數(shù)據(jù)，并發(fā)送給用戶終端；用戶終端接收增量更新數(shù)據(jù)后，進(jìn)行終端地圖的更新。

　　3. 信息反饋

　　終端用戶在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)不一致的問(wèn)題，將不一致信息傳遞給導(dǎo)航信息服務(wù)中心或自己的用戶服務(wù)中心；導(dǎo)航信息服務(wù)中心收集用戶的反饋信息，進(jìn)行分析后傳遞差異警報(bào)給導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商；基礎(chǔ)信息源（提供國(guó)家導(dǎo)航基礎(chǔ)地理信息、道路交通管理信息和其他POI信息的機(jī)構(gòu)）將新的信息發(fā)送給導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商。

　　4. 地圖持續(xù)更新

　　導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商基于各種信息源數(shù)據(jù)，進(jìn)行持續(xù)的數(shù)據(jù)更新；導(dǎo)航信息服務(wù)中心持續(xù)提供增量更新服務(wù)。

　　(三) 基本功能

　　體系由導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商、導(dǎo)航信息服務(wù)中心、用戶終端和基礎(chǔ)信息源四部分構(gòu)成，各部分在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中扮演的角色如下：

　　1. 導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商

　　基于基礎(chǔ)信息源提供的信息和導(dǎo)航信息服務(wù)中心反饋的信息，明確可能的變化信息；進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和驗(yàn)證；制作導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)，并形成變化差分部分；向?qū)Ш叫畔⒎?wù)中心提供導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)和變化信息。

　　2. 導(dǎo)航信息服務(wù)中心

　　向終端用戶發(fā)布導(dǎo)航電子地圖及其變化信息；接收用戶終端的增量更新請(qǐng)求；根據(jù)用戶的增量更新請(qǐng)求，生成滿足需要的增量更新數(shù)據(jù)；向用戶終端提供增量更新數(shù)據(jù)；收集終端用戶發(fā)送的差異報(bào)告；針對(duì)差異報(bào)告進(jìn)行噪音數(shù)據(jù)分析和處理，生成差異警報(bào)信息；向?qū)Ш诫娮拥貓D生產(chǎn)商發(fā)送差異警報(bào)。

　　3. 用戶終端

　　根據(jù)導(dǎo)航電子地圖變化信息，向?qū)Ш叫畔⒎?wù)中心發(fā)送增量更新請(qǐng)求信息；接收增量更新數(shù)據(jù)，并完成終端上導(dǎo)航電子地圖的更新；提供基于增量更新后的導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用；收集導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)的差異信息；向?qū)Ш叫畔⒎?wù)中心提供差異報(bào)告。

　　4. 基礎(chǔ)信息源

　　完成基礎(chǔ)信息的維護(hù)，產(chǎn)生變化信息；向?qū)Ш诫娮拥貓D生產(chǎn)商提供相關(guān)的基礎(chǔ)信息和變化信息。

　　三、主要研究?jī)?nèi)容

　　(一) 軟課題的研究

　　1. 相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定

　　為了保證導(dǎo)航電子地圖快速增量更新體系建設(shè)的順利實(shí)現(xiàn)，必須開(kāi)展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，制定產(chǎn)業(yè)鏈資源整合過(guò)程中需要的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)框架如圖3所示。

　　主要包括：

　　（1）基礎(chǔ)信息源到導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商之間的基礎(chǔ)信息交換規(guī)格；

　　（2）導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商到導(dǎo)航信息服務(wù)中心的導(dǎo)航電子地圖交換規(guī)格；

　?。?）導(dǎo)航信息服務(wù)中心與用戶終端之間的增量更新請(qǐng)求和增量更新數(shù)據(jù)交換規(guī)格；

　　（4）用戶終端到導(dǎo)航信息服務(wù)中心的差異報(bào)告規(guī)格；

　　（5）導(dǎo)航信息服務(wù)中心到導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商的差異警告規(guī)格。

　　2. 快速增量更新產(chǎn)業(yè)鏈合作模式研究

　　導(dǎo)航電子地圖快速增量更新體系建設(shè)涉及很多的實(shí)體，這些實(shí)體之間要想進(jìn)行資源的有效整合，必須探討共贏模式下的合作體系，明確各自的工作分工和收益模式，這樣產(chǎn)業(yè)鏈才能持續(xù)發(fā)展下去。產(chǎn)業(yè)鏈涉及的實(shí)體主要包括基礎(chǔ)信息源、導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商、導(dǎo)航信息服務(wù)中心、終端提供商、用戶等，對(duì)于每個(gè)實(shí)體需要進(jìn)行如表1所示內(nèi)容的調(diào)研分析。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的分析研究，制定出多方可以接受的合作和收益模式。

　　(二) 關(guān)鍵技術(shù)的研究

　　快速增量更新應(yīng)用服務(wù)體系中涉及諸多的技術(shù)。其整體技術(shù)框架如圖4所示。

　　主要包括：

　　1. 融合多源的高現(xiàn)勢(shì)性導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

　　為了生產(chǎn)高現(xiàn)勢(shì)性的導(dǎo)航電子地圖，需要引入多種不同的數(shù)據(jù)來(lái)源，包括自己現(xiàn)場(chǎng)采集的、基礎(chǔ)信息源提供的和用戶反饋的等。面對(duì)這種信息來(lái)源的多元化，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模技術(shù)需要進(jìn)行改變。

　　2. 多信息源融合技術(shù)

　　道路的建設(shè)和管理是由政府部門(mén)完成的，隨著政府信息化建設(shè)的進(jìn)展，已經(jīng)由傳統(tǒng)的紙質(zhì)管理上升為電子化管理。這樣可以為電子地圖生產(chǎn)商提供非常有效的數(shù)據(jù)情報(bào)，為此導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)商需要與政府道路建設(shè)部門(mén)、交通管理部門(mén)建立合作渠道。由于基礎(chǔ)信息可以來(lái)源于不同的信息源，因此如何將不同信息源的數(shù)據(jù)與導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行融合就是需要解決的問(wèn)題。

        3. 差異發(fā)現(xiàn)和處理技術(shù)

　　用戶在使用導(dǎo)航電子地圖的過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)的差異，將這些差異信息收集和處理會(huì)為導(dǎo)航電子地圖的生產(chǎn)提供有價(jià)值的情報(bào)。
        4. 網(wǎng)絡(luò)情報(bào)、外業(yè)情報(bào)收集和處理技術(shù)

　　作為導(dǎo)航電子地圖開(kāi)發(fā)商一方面要依賴基礎(chǔ)信息源和用戶進(jìn)行情報(bào)的收集，同時(shí)也要自主地進(jìn)行情報(bào)的收集，收集渠道分為：1）網(wǎng)絡(luò)情報(bào)，即Internet上面的信息；2）現(xiàn)場(chǎng)情報(bào)，就是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集的情報(bào)。針對(duì)這些渠道導(dǎo)航電子生產(chǎn)商要建立相關(guān)的系統(tǒng)，情報(bào)收集處理系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)采集處理系統(tǒng)。

　　5. 增量更新技術(shù)

　　為了支持不同用戶、不同版本、不同更新需求、不同傳輸技術(shù)的增量更新應(yīng)用和服務(wù)，需要研究如何進(jìn)行個(gè)性化的增量更新數(shù)據(jù)生成，以及向用戶終端發(fā)布增量更新數(shù)據(jù)的通訊技術(shù)。

　　6. 基礎(chǔ)信息維護(hù)和差分技術(shù)

　　為了支持導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)，國(guó)家建立了導(dǎo)航基礎(chǔ)電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)的建立主要是面向?qū)Ш诫娮拥貓D數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)商，以保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。該數(shù)據(jù)庫(kù)同樣面臨快速更新的問(wèn)題，以支持導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)商的需要。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　導(dǎo)航電子地圖快速增量更新體系建設(shè)已在國(guó)家發(fā)改委“衛(wèi)星應(yīng)用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)”中立項(xiàng)，并于2009年2月正式啟動(dòng)，相信在國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家測(cè)繪局的領(lǐng)導(dǎo)下，北京四維圖新科技股份有限公司作為項(xiàng)目的承擔(dān)單位借助企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)項(xiàng)目方面的管理、實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，一定會(huì)保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。（徐晉暉　曹曉航　杜 鈞 劉莉莉）