随着导航定位精度的提高，用户对电子地图也提出了更高的要求，尤其是在地图的鲜度及地图的更新方式。目前业内通用的地图更新的方式不能满足用户的需求，在此基础上，论文提出了基于差分技术的电子地图的发布与管理模型，通过数据分层、数据分块、数据版本管理、更新数据传输、地图连续性处理的方法实现了动态更新数据的发布与管理。
文/郗默洋 吕子平 中寰卫星导航通信有限公司
目前，随着导航定位精度的提高，用户对电子地图也提出了更高的要求，尤其是在地图的鲜度及地图的更新方式。
目前的更新方法是，一年更新一次到两次的全国范围的道路背景文字数据，这样的更新频率明显不能满足很多应用。为了缩短更新时间的间隔，提高更新的频率，我们必须能够提供轻量的，用于更新的地图数据。这样的数据能够通过宽带或者无线网络传到导航终端，把旧版本的地图升级到新版本的地图。
由此看来，目前的方式不能满足用户的需求，在此基础上本文提出了基于差分技术的电子地图的发布与管理模型，实现动态更新数据的发布与管理。
动态的更新数据是基于对象的更新数据，它包括道路，背景与文字，POI数据。动态的更新数据通过发布平台，将数据传到导航终端(具有通信能力的车载机，手持设备或者PC等)，导航终端获得更新数据以后将该数据与旧版本的数据进行结合，生成新版本数据，以支持客户的应用，包括位置定位，路径计算，路径引导等。
1电子地图发布与管理模型框架
导航应用程序得益于或需要实时更新的地图。实时更新地图可以通过在线的更新方式，将更新数据与导航终端上已经存在的地图数据进行合并来实现。具体的更新发布管理框架如图1所示。
如图1所示，我们分析了完成地图实时更新所面临的各种限制条件，并根据每种限制条件给出了解决方案和具体实现方式，下面我们将具体介绍实现方式(Realization)中所涉及的内容。
2数据分层
将在导航终端上地图数据进行分层管理是目前很流行的一种做法。将地图从低到高分层，数据从详细到概略，这样相当于给数据建立索引，加快数据的访问。上下层之间的相同对象是通过ID来访问的。
为了顺应终端的这种分层的结构，在发布模型也需要将地图数据进行分层。其中分层的层数及原则与终端要对应，否则不能进行更新。分层的数据更新有两种方式：上层数据在终端生成；上层数据在服务中心生成。
3 数据分块
3.1 PSF(物理存储格式)的数据分块
为了提高数据访问的速度，加快数据检索，PSF被设计成分层，分块的结构。PSF一般来说主要包含主要地图数据及路径规划数据。主要地图数据里面包含道路数据、背景数据、文字数据、引导数据等信息。路径规划数据里面包含节点信息、路段信息、费用信息、限制信息等。
主要地图数据是反映了真实地物的形状属性特征，而路径规划数据则是抽象了地物的概念，只保留他们的路径计算所需的信息。
对主要地图数据，进行如下的数据分块处理，其中块的单位，称之为格网。
对于路径规划数据，分块是不规则的，用对象外接矩形来管理该对象，形成R树的索引结构。
而规划数据又是分层的，在每一层上的规划数据的划分如图5所示。
这样在上下层之间的数据访问可以通过R数据结构来访问，数据检索变得很快。
3.2基于格网的差分更新
路径规划数据可以根据主要地图数据生成，因此路径规划数据不作为更新数据来传输。
数据更新的基本单位是格网。数据更新的内容如下。
(1)头信息部；
(2)以格网为单位存放更新的数据；
(3)每个格网里存放了3种类型的差分数据：删除，新增，变更；
(4)每种类型的差分数据是以永久ID来识别的，对于新增或变更操作包括所更新的相应数据信息。
图6更新数据的构成
4更新数据传输
4.1目标
(1)车载机与服务中心的交互能够实现车载机的请求与服务中心的响应；
(2)满足当前带宽的要求能够错误重传，支持数据压缩；
(3)差分数据的传输能够实现将差分数据通过一定的信道从服务中心传到车载机；
(4)数据验证能够保证传输的数据正确无误；
(5)数据重传能够支持只重传错误的数据，而不是将全部重新传输；
(6)信道无关性能够运行在多种信道上，而不是局限于某一特定的信道。比如GSM，GPRS，UMTS，WIFI，BLUETOOTH等；
(7)安全性能够支持对传输的内容进行加密。
4.2传输流程
(1)车载机提出数据差分更新的请求；
(2)地图服务中心根据车载机的请求生成差分数据，差分数据可能包含多个格网，及同一个格网的多个版本的差分数据；
(3)将所有的格网的所有版本的差分数据合并成一个传输文件，以便于传输；
(4)对传输的内容进行加密压缩，这个可以根据具体需要进行(可选)；
(5)通过一定的传输信道，将传输文件传送到车载机上；
(6)车载机接收到传输文件，通过处理生成差分数据，并利用差分数据进行版本更新；
(7)车载机将更新完成通知中心。
5地图连续性
5.1现象
如图8所示，左边的地区被更新了，右边的地区没有更新，就会造成路段B和C之间的中断。要从P1到P2，C，D的路段没有更新而不能使用，因此如果从P1到P2要绕远路。对于用户来说，是不能容忍这种结果。
图8造成地图不连续的现象
5.2解决方案
虽然用户没有请求更新右边的地区，但是为了防止上述问题的发生，我们必须将右边地区的路段C，D更新到导航终端。而为了尽可能的减少更新的数据量，不造成道路断开的道路则不予更新。
另外，对于最低等级的道路，即使发生道路中断的情况也不作更新。如图9所示。
图9地图不连续的解决办法
从图9可以看出，右边地区的县道被更新了，而详细道路没有被更新。在前文的版本管理中，我们曾经描述过道路的版本，像县道就属于类型1的道路，而详细道路就是类型2的道路。这样，由于每个TYPE的道路都有自己的版本，是可以实现上述的更新方法的。
参考文献
[1]国家标准化管理委员会，GB/T 19711-2005，《导航地理数据的数据模型和交换格式》
[2]国家标准化管理委员会，GB/T 20268-2006，《车载导航地理数据采集处理技术规程》
郗默洋：长期致力于卫星定位导航领域的系统开发和运营领域，曾参与了多项国家发改委、国家科技部的重大项目的建设，包括卫星导航应用示范性工程、中欧伽利略计划“渔业应用项目”、北京科委“导航服务产业运营体系建设及产业链构造”项目、北京奥运服务车辆监控调度综合管理系统等。
吕子平：现任中寰卫星导航通信有限公司总经理。
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