导航电子地图的更新机制与技术方法

胡钱钱（ １９８３－） ， 男， 湖北云梦人， 硕士研究 生， 研究方向为地理信 息系统理论及其应用技
术。 Ｅ－ ｍａ ｉｌ：ｈｑｑ１９８３０７０４
＠ｓ ｉｎａ ．ｃｏｍ 收稿日期： ２００７－ １０－ １２
０引言
导 航 电 子 地 图［１］是 指 在 传 统 的 电子地图上， 添加了详细的交通信 息， 并在数据结构和路网拓扑结构 上进行了专门的设计， 适用于车辆
是重测， 根据采集的全部更新数据 制作出具有新的版本编号的导航 电子地图， 并用其替换导航用户原 有的导航电子地图。在线的增量式 更新方法是指在原有导航电子地 图 的 基 础 上 ， 只 对 变 化 的 部 分（ 增 加、删除、修改要素） 进行相应的补 测， 获得新的数据， 并进行相关更 新处理。目前， 欧洲的 ＡｃｔＭａｐ 项目 已经最早地实现了导航电子地图 的在线增量式更新， 而我国目前仍 主要采取离线的版本式更新方法。
Ｓｙｓｔｅｍ ， ＶＮＳ） 的数据基础和核心。 运作能力等不同， 导航电子地图数
ＶＮＳ 的主要功能， 如路径规划， 路 据厂商在数据内容格式， 数据存储
径引导等都是在导航电子地图的 和数据处理方法等方面存在较大
基础上进行的。
的差异， 没有一个统一的标准。另
一方面， 现行的导航电子地图的更 新方法已无法满足当今社会飞速 发展的需要。此外， 更新数据的快 速分发也是制约导航电子地图更 新的一个瓶颈。因此， 研究建立和 完善对导航电子地图进行实时更 新和维护的机制和技术方法具有 重要的实际应用价值。
电子地图更新技术， 它完全改变了 的某个特定区域， 该方法大幅度地
以往导航电子地图更新的传统思 减少了更新数据的传输量。
路。在 ＡｃｔＭａｐ 项目中， 提出了一系 ２．１．２ 选择过滤法
列有创造性的机制和技术方法用
ＡｃｔＭａｐ 系 统 还 提 供 了 根 据 更
来 实 现 导 航 电 子 地 图 的 在 线 增 量 新 数 据 的 时 间 、数 据 源 、更 新 数 据
导航电子地图数据更新是指 通过各种数据采集手段获取最新 的导航电子地图数据， 并用来更新 车载用户的导航电子地图中现势 性较差的数据， 以提高车载用户的 导航电子地图数据的现势性和准
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法。离线的版本式更新方法是以一 （ 导航数据母库） 。同时， 为了满足 一般为 ６￣１２ 个月， 满足不了车载
定的时间段为一个周期， 进行全方 不同用户的应用需求， 还需要将新 导 航 应 用 和 ＡＤＡＳ 应 用 对 导 航 电
位区域范围内的修测和补测， 甚至 的导航母库中的数据加工成为不 子地图高现势性的要求。
技术交流
文章编号： １６７２－ １５８６（ ２００８） ０１－ ００７７－ ０６
中图分类号： ＴＰ ３９２
文献标识码： Ｂ
导航电子地图的更新机制与技术方法
胡钱钱 １， 李 莉 ２
（ １．北京建筑工程学院， 北京 １００４４； ２．国家基础地理信息中心， 北京 １０００４４）
摘要： 重点分析了当前导航电子地图数据更新的两种主要方法： 离线版本式更新法和在线 增量式更新方法， 并着重介绍了使用增量更新方法提供车载导航电子地图在线增量更新服 务的 ＡｃｔＭａｐ（ Ａｃｔｕａｌ ａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍａｐ） 系统及其所采用的相关更新机制和技术方法。最后 通过对上述两种方法的比较， 指出在线增量式更新方法是导航电子地图更新的主流趋势。 关键词： 导航电子地图； 增量更新； ＡｃｔＭａｐ
Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｏｆｆ－ ｌｉｎｅ ｆｕｌｌ ｕｐｄａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｏｎ－ ｌｉｎｅ ｉｎ－ ｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｕｐｄａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅｎ ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｅｘａｍｐｌｅ ｎａｍｅｄ ＡｃｔＭａｐ （Ａｃｔｕａｌ ａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍａｐ） ｕｓｉｎｇ ｏｎ － ｌｉｎｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｕｐｄａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ， ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｎｅｗ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｉｔ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｎ－ ｌｉｎｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｕｐｄａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｐ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｐ ｆｏｒ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ； ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｕｐｄａｔｅ； ＡｃｔＭａｐ
法对更新数据进行压缩， 显著减小 服务中心提出更新请求， 然后由
了更新数据的传输量。主要有以下 ＡｃｔＭａｐ 服 务 中 心 对 用 户 更 新 请 求
两种方法：
进行实时处理， 并决定是否传输更
２．１．１ 分层分块法
新数据。被动式通信模式正好相
一个导航系统具有多个功能， 反， 更新任务由 ＡｃｔＭａｐ 服务中心
需要传输大量的更行数据。
的传输链。它主要由以下几个部分
因此， ＡｃｔＭａｐ 项目组采用了分 构成：
层分块法。在垂直方向上进行分
１） 数据转换工具： 当前导航数
据厂商和导航系统厂商所采用的 导航电子地图的数据格式各不相 同， 为了减少数据格式之间的转 换， ＡｃｔＭａｐ 项目组定义了一种更新 数据标准中间格式。在传输链的一 端， 需要将特定数据厂商的私有数 据格式的更新数据转换成标准中 间格式。而在链的另一端， 需要将 标准中间格式转换成特定导航系 统厂商的私有数据格式。
式更新。
的优先级等因素对更新数据选择
２．１ 数据压缩机制与方法 由于使用无线传输通道来传
输更新数据， 更新数据厂商和车载 用户对于数据传输费用是非常敏 感的。而车载导航电子地图的更新 数据是较大的。据统计， 一个中等
过滤的机制。例如： 车载用户可以 选择下载德国境内的柏林地区 Ｔｅｌｅ Ａｔｌａｓ 生 产 的 从 ２００５ 年 １０ 月 １ 日 至 ２００６ 年 ５ 月 １ 日间的所 有 三 级 以上道路的更新数据。 ２．２ 更新数据传输链
技术交流
万欧元， 历时 ３２ 个月完成， 现该系 层 ， 用 类 似 于 ＬＯＤ 的 模 型（ Ｌｅｖｅｌ ｏｆ
统已经在欧洲正式投入正式运营， Ｄｅｔａｉｌ， 层次细节模型） 存储数据， 在
取得了较好的实际应用效果。由于 水平方 向 上 以 矩 形 分 块 存 储［６］。 每
在线增量式更新是一项新的导航 次更新的区域可以只是某个图层
地图生产中心
完全更新 （ 如： 替换 ＣＤ／ＤＶＤ）
导航车载应用
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图 １ 两种更新方法 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｕｐｄａｔｉｎｇ
ＡｃｔＭａｐ 服务中心
增量地图数据
随 着 智 能 交 通 系 统（ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ， ＩＴＳ） 的 建 设 和兴起， 特别是先进的驾驶辅助系 统（ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ， ＡＤＡＳ） 的 出 现 和 发 展 ， 用 户 对 于 车载导航电子地图的现势性和准
不 同 的 功 能 则 需 要 用 到 不 同 的 地 发起。当 ＡｃｔＭａｐ 服务中心有更新
图要素。例如： 地图显示功能需要 数据可以提供下载时， 便通过广播
用到境界、林地、水系等要素。路径 通 信 通 道 向 车 载 用 户 发 送 下 载 通
规划功能需要对路网的抽象 ， 而 知， 由车载用户确定是否下载更新
１ 离线的版本式更新方法
同的数据产品 （ 在更新过程中， 主 要是生成替换 ＣＤ／ＤＶＤ） 提供给用 户， 这一个过程称为产品工程［４］。经 过产品工程后的数据产品（ 更新替 换 ＣＤ／ＤＶＤ） ， 就可以通过销售渠道 提供给用户使用。从而达到更新车 载用户的导航电子地图的目的。
离线的版本式更新方法属于 阶段性的更新方法。该方法对车载 用户的导航电子地图进行完全更 新 ， 数 据 结 构 、数 据 存 储 以 及 数 据 质量控制等都比较简单。对于车载 用户而言， 操作简单、简便快捷。目 前， 国内主流的导航系统厂商对其
离 线 的 版 本 式 更 新 方 法 是 导 用 户 提 供 的 更 新 服 务 都 是 采 用 这 导航厂商联合开发的一个系统。从
航 电 子 地 图 数 据 厂 商 根 据 新 近 测 种方式进行的。但由于该方法一次 ２００２ 年 ４ 月开始研发， 总 投 资 ３７５
导航数据母库
地图数据厂商
增量地图更新数据集
２） 无线传输通道： 将更新数据 传递给车载用户， 可以考虑的通信 通道有 ＧＰＲＳ， Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ 等。
ＡＤＡＳ 应用还需要道路的详细曲率 数据。
等。同样， 对于导航应用用户而言，
在用户确定下载更新数据后，
可能经常使用的是导航电子地图 增量更新数据将从导航电子地图
上的一小部分。而当前导航系统通 数据厂商处分发 ， 经 ＡｃｔＭａｐ 服务
常提供的是一个国家的电子地图。 中心处理后， 最终传递给车载导航
更 新 如 此 大 范 围 的 导 航 电 子 地 图 用户。这一过程就形成了更新数据
２ 在线的增量式更新方法
在线的增量式更新方法是指 在原有导航电子地图的基础上， 只 对变化的部分（ 增加、删除、修改要 素） 进 行 相 应 的 补 测 ， 获 得 新 的 数 据， 并进行相关更新处理。欧洲的 ＡｃｔＭａｐ 项 目 ［５］是 由 ＥＲＴＩＣＯ（Ｅｕｒｏ－ ｐｅａｎ Ｒｏａｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｔｅｌｅｍａｔｉｃｓ Ｉｍ－ ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｏｒｇａｎｉｚａ－ ｔｉｏｎ， 欧洲道路交通信息实施协调组 织）引导几大汽车厂商（ 包括 ＢＭＷ， ＤａｉｍｌｅｒＣｈｒｓｌｅｒ 等） 和几大地图厂商 （ ＮＶＡＴＥＱ，Ｔｅｌｅ Ａｔｌａｓ 等） 以及一些
导航所需的高效路径计算、路径引 确性提出了更高的要求。现实情况
导等功能实现， 并能够支持动态交 却不容乐观，原因有很多， 归纳为以
通信息的电子地图。导航电子地图 下两个主要方面［２］： 一 方 面 ， 由 于 介
是车载导航系统（ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ 入 导 航 领 域 的 认 识 、定 位 、资 金 和
城市一个月累积的道路交通更新
车 载 更 新 用 户 在 接 受 ＡｃｔＭａｐ
数据会达到几十甚至上百 Ｍ 字节， 系统服务中心提供的数据更新服
这对于有限的无线传输通道带宽 务时， 主要采取两种通信模式， 主
而言是难以接受的。因此， ＡｃｔＭａｐ 动式通信和被动式通信。主动式通
项 目 小 组 采 用 了 一 系 列 的 技 术 方 信模式下， 车载应用首先向 ＡｃｔＭａｐ
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｕｐｄａｔｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃ Ｍａｐ ｆｏｒ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ
ＨＵ Ｑｉａｎ－ ｑｉａｎ１， ＬＩ Ｌｉ２ （１． Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ
技术交流
确性。目前， 导航电子地图的更新 绘的成果数据进行整理、转换， 再 完全更新了车载用户的导航电子
方 法 主 要 有 两 种 ［３］， 离 线 的 版 本 式 载入到数据库 管 理 系 统 中 去 ， 形 成 地图， 传输了 大 量 的 冗 余 数 据 ， 工
更新方法和在线的增量式更新方 新的符合设计规定的导航数据集 作量大， 成本较高。而且更新周期