前言

本标准应与GB/T 19711- 2005《导航地理数据模型与交换格式》结合使用。

本标准由国家测绘局提出。

本标准由全国地理信息标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:中国地理信息系统协会。

本标准主要起草人:蒋捷、赵志弘、刘丽芬、韩刚、曹晓航。

 

车载导航地理数据采集处理技术规程

1范围

本标准规定了车载导航地理数据的基本内容、数据采集处理的技术要求和流程、主要要素的采集处理方法、数据质量控制方法及成果整理归档要求。

本标准适用于ITS应用,其他相关领域也可参考使用。

在实际工作中,所采集的数据内容根据应用需求可以少于或多于本标准的规定,但应达到本标准的技术要求。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用面成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改版(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB/T 919公路等级代码

GB/T 2260中华人民共和国行政区划代码

GB 5768道路交通标志和标线

GB/T 19711- 2005 导航地理数据模型与交换格式

GB 50220城市道路交通规划设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1要素feature

现实世界的对象在数据库中的表示。

[GB/T19711- 2005,3.4.12]

3.2要素主题feature theme

一组特定的相关要素。

[GB/T19711- 2005,3.4.17]

3.3平面的图planar graph

能够存在于一个平面中的图。即它可以在一个平面中画出,边只在公共结点处相交。

[GB/T 19711- 2005,3.2.13]

3.4非平面的图non planar graph

不是平面图的图。

[GB/T 19711-2005,3. 2.11]

3.5面face

一个封闭的边序列以及位于该序列之中的零个或多个非交叉的封闭边序列所围绕面成的2维元素。

[GB/T 19711-2005,3.2.5]

3.6结点node

一个0维元素,是两个或更多边的拓扑连接点,或是一条边的端点。

[GB/T 19711- 2005,3.2.10]

3.7边edge

一个1维元素,不相交线段的有向序列，两端各有一个结点(Node).

[GB/T19711- 2005,3.2.2]

3.8面要素area feature

一个2维要素,由一个或多个面(Face)定义。

[GB/T19711- 2005,3.2.1]

3.9线要素line feature

一个1维要素。一个线要素由一个或多个边定义。

[GB/T 19711- 2005,3.2.8]

3.10点要素point feature

标示几何位置的0维元素。一个二元坐标(或三元坐标)定义一个位置。

[GB/T 19711- 2005,3.2.15]

3.11层次level

地理数据文件中所定义的各种要索从概念上分为三个层次,即0层、1层、2层。

3.12 0-层:几何表达level 0:geometry representation

0层用图元来描述地图的几何特性,定义基本的图形构造块( Basic Graphical Building Blocks), 即0维的结点、1维的边和2维的面或点(Dot)、多义线(Polyline)和多边形(Polygon)。它将地图分制为最基本的表达形式。地图的所有元素都可以表达为--个平面图或非平面图。

3.13 1-层:简单要素level 1:simple feature

1层用简单要素来描述地图,用0层中存储的基本构造块来定义。这些地图可以用点要素、线要素或面要素的形式来表达。在1层上,0层要素具有了“现实世界”的意义。

3.14 2-层:复杂要素level 2: complex feature

复杂要素可以由简单要素或其他复杂要素构成。第0层的点、多义线和多边形不能聚合为复杂要素。

3.15非显式拓扑non explicit topology

没有显式定义对象之间的拓扑关系,即拓扑关系仅仅通过坐标值来定义。

3.16连通拓扑connectivity topology

明确定义了0维与1维对象之间的拓扑关系;但没有明确定义这些对象与2维对象之间的拓扑关系。

3.17完全拓扑full topology

0维、1维、2维对象之间的所有拓扑关系都明确定义。

3.18简单属性、复合属性、子属性simple attribute, composite attribute ,sub atribote

属性可分为简单属性与复合属性。一个简单属性只有一个组件，一个复合属性有多个组件,每个组件称为一个子属性。一个复合属性也可以作为另一个复合属性的子属性。因面一个复合属性可视为只由简单属性构成的层次化属性树。

3.19语义关系semantic relationship

语义关系是两个或多个要素之间的有意义的联系,这些要素可以是同一种类，也可以是不同的种类。因此,由语义关系所联系的要索可以存在于相同或不同的图层中。

3.20链参考要素chainage referencing features

指与以“网络”的概念建模具有拓扑关系的线形地理对象(如道路、铁路与水系)相关的要素,为一组独立的线形实体,彼此之间没有明确的拓扑关系。对于每个线形实体,可以使用一个1维多考系,该线形实体的特性可以用沿该实体的位置来定义。

3.21通用要素general features

指其性质、属性及关系适用于所有要素主题的要素,是为便于共有属性及关系的表达而单独定义的。

3.22策略(规则) manoeuvre

为了描述某种通行规则面定义的由一个道路元素、一个连接点与一个或多个道路元素构成的有序队列。

3.23.图层layer

根据信息内容对数据集进行划分后形成的一个子集。

[GB/T 19711- 2005,3.4.19]

3.24元素element

空间数据模型中用于描述空间实体的最小单元。

4 NIAM 模型表达符号及说明

本标准采用NIAM( Nissens Information Analysis Method)方法,它是实体关系(Entily Relation

Modelling)建模方法的一种。具体表达方法与含义见图1。

5数据采集处理的技术指标

5.1数据内容

本标准采集处理的主要内容依据GB/T 19711- 2005 规定。

本标准以“道路与车渡”及与其密切相关的要素主题为重点,规定数据采集处理内容,包括各要素主题中要素的几何信息、属性信息及(交通)关系信息。由于链参考要素、通用要素、用户自定义要素涉及用户主观因素,本标准不予以讨论。

在实际应用中,可以按照空间分布特征及其在应用中的重要程度,将这些要素分为交通网络类、显示背景类、信息索引类。交通网络类的数据由构成道路交通网络的要素组成,是车载导航地理数据中最重要的组成部分，主要包括道路与车渡、铁路、公共交通、道路附属设施和构造物等要素主题；显示背景类数据包括土地覆盖与利用、水系要素主题；信息索引类数据主要用于查询检索,包括服务、行政区划、命名区域要素主题。

5.2空间数据拓扑结构

依据本标准采集处理后的数据的空间拓扑结构应符合GB/T19711-2005的规定。

GB/T19711-2005中定义了三种拓扑结构,即完全拓扑、连通拓扑与非显式拓扑。

完全拓扑中0维和1维要素的基本构造块为结点和边,它们构成一个平面图；2维要素用面(face)定义,它是2维基本构造块。一个面要素用形成这个面要素的相关的面来定义。它们之间的关系如图2所示。

连通拓扑的0维和1维要素的基本构造块为结点和边,构成非平面图,即现实中两个要素在不同层次(Level)相交时(如两条道路相互穿越于一座立交桥),表达这些要素的相交处用结点定义。一个面要素用形成这个面要素的边界(Boundary)来定义。

非显式拓扑中0维、1维和2维要素的基本构造块为点、多义线和多边形,它们之间的关系只是通过坐标值实现关联。

在数据采集处理时,显示背景要素采用非显式拓扑;其他要素可根据实际需要采用完全拓扑或连通拓扑。

5.3 坐标系

本标准对数据集的坐标系不作具体规定。数据生产者根据国家有关规定及数据使用者的需求自行规定。

5.4 数据组织.

5.4.1数据集空间划分

本标准对数据集的空间划分不作具体规定,生产者可自行决定数据集的空间划分方式,例如按行政区域、交通管理区域或地形图分幅来组织数据集。鉴于车载导航应用的特性,宜使用行政区域对数据集进行空间划分。

5.4.2数据集内容划分

应根据信息内容将数据集划分为不同的“图层”。一般情况下可按照要素主题或其子类定义图层，但也可根据采集处理的工作习惯或软件环境而自定义。例如,道路要素主题包括道路元素、连接点、车渡联络线、地址区域边界元素、地址区域、封闭交通区域等多个子类,可以将所有这些要素存贮在一个图层中,也可将其中的一类或几类分别存贮。

5.4.3数据文件命名规则

采集处理成果的数据文件命名由分区标识与图层标识两部分构成。其中分区标识可以是行政区划编码(以行政区域划分数据集时)或管理区域代码(以管理区域划分数据集时),也可以是国家标准图幅编号(以图幅划分数据集时)。具体的命名方式可由数据生产者自行定义。当数据成果转换为GB/T 19711 2005规定的交换格式时,数据集的命名应遵循其规定的相应原则。

5.5 数据格式

本标准不规定数据采集和处理时数据集所采用的具体数据格式,但应符合GB/T19711-2005中

所规定的数据模型,并要求数据集能够在不丢失信息的情况下转换成为通用的空间数据格式。

5.6 元数据内容

应符合GB/T 19711- 2005 的规定。包括数据集目录及相关的分区、图层描述；属性记录的字段及数据类型定义；数据源描述；空间参考系统描述；更新情况说明等。

6数据采集处理工序

6.1数据采集处理的总体工作流程

车载导航地理数据的采集处理分为资料收集、预处理、外业作业、内业作业、质量控制、数据入库、验收与总结等几个主要阶段，其总体流程如图3所示。

资料收集阶段的主要工作是尽可能多地收集与数据采集区域相关的数字地图(包括已有的导航地理数据)、航空影像、卫星影像、交通旅游图、行政区划图等资料。在资料收集过程中,要对所收集的资料进行整理,形成相应的记录文档,并入库管理,方便以后查找。

在资料预处理阶段,依据所收集的资料生成相应的工作底图,作为外业作业的基础。在生成工作底图的过程中，先要对前一阶段所收集的资料进行分析,提出分析报告。应当特别注重所收集资料的质量,如资料的完整性、准确度、现势性等,对不符合作业要求的要进行重点标注、提出处理意见,以便在外业作业的过程中进行实地检测与处理。在资料预处理完成后,成果要人库并形成记录文档。

外业阶段包括外业准备阶段和外业作业阶段。外业准备阶段完成的工作主要包括外业作业规划及外业采集资料、设备准备等。在外业作业规划中需要制定外业数据采集的进度安排,形成作业分区索引图及作业小组分工说明文档等。在该过程中为外业数据采集准备必要的工作底图的图纸拷贝、数据采集手簿、专用采集软件,以及采集数据所需的车辆、计算机、定位设备等。外业作业阶段是对数据进行实地采集和质量检查,该过程又可分为外业数据采集、采集成果质量检查、采集成果整理及采集资料成果移交等几个主要阶段。

内业作业的主要任务是对外业作业的成果进行统一编码、接边处理、分幅拼接、要素合并、质量检查等工作。

数据人库阶段,需首先对数据进行质量检查,发现错误必须修改。然后将数据集纳入数据库管理系统进行管理。

数据采集处理各阶段的成果见表1。

6.2 数据采集方式及工具

车载导航地理数据的几何信息可通过地图矢量化、影像解译、由其他数据产品转换及野外实地采集等多种方式获取；导航专有的属性信息、交通关系信息可通过专用导航数据采集工具软件获取。

6.3 资料收集

搜集各类资料是数据采集的重要的准备工作,一般包括纸质地图、数字地图、影像、文档.已有导航地理数据、其他资料等。

6.3.1纸质地图

选取与数据采集区域相关的各种交通旅游图、行政区划图、道路规划图等纸质地图作为预处理的数据源。

6.3.2 数字地图

在进行数据采集之前，首先要调查并搜集已有的数字地图产品,如测绘部门生产的数字地形图、道路图等。根据导航数据标准及处理规范,对其进行初步的处理与转换,如图层处理、坐标转换、格式转换等,形成数据采集的地理底图。

6.3.3影像

收集与要进行数据采集的区域相关的航空摄影影像或卫星影像作为预处理的数据源。

6.3.4 文档

收集与要进行采集的区域相关的道路及其相关要素的属性信息的文档资料,形成道路采集的轴助参考文档集。

6.3.5已有的导航地理数据产品

其他部门生产的用于导航或相关应用的地理数据产品。

6.3.6 其他资料

搜集与所要采集区域的道路及相关要素的其他参考信息,如道路、兴趣点等的相关照片、视频、音频等信息。

6.4 预处理

通过预处理过程,数据采集人员可以选取合适的数据源,并通过对数据源进行处理形成导航地理数据或作为未来数据采集的工作底图。数据预处理包括对纸质地图矢量化、影像解译、其他数据源转换等。

6.4.1处理流程

数据预处理流程如图4所示。

 

6.4.2地图矢量化及影像解译

利用各种数字化设备,提取纸质地图或影像中的导航地理数据几何信息、相关属性信息及交通关系信息。

6.4.3其他数据源的转换

通过软件工具将已有数字化地图或导航地理数据转换为所需格式的数据，作为导航地理数据采集处理的参考。

6.4.4生成工作底图

按照GB/T 19711- 2005 中的数据模型和本标准的技术规定,对从纸质地图、影像及现有数字地图中获取的数据进行处理与集成,形成可供导航地理数据外业数据采集所用的工作底图。这种工作底图经质量检查合格后应能够导入专用的导航地理数据采集处理平台。

6.4.5划分工作区

为了便于管理、提高工作效率,一般需将较大范围的数据采集区域(如一个城市)划分成多个工作区,由不同的工作小组按工作区进行数据采集。工作区划分完成之后,要对其进行编码,形成工作区索引图。再根据工作区对工作底图进行切割,形成供各外业作业小组使用的工作底图。

工作区可以采取多种划分方式,常用的方式有街区分幅方式、坐标格网方式，自由分幅方式等。

街区分幅方式采用以街道街坊轮廊线的方式来进行工作区划分,在每一个划分中都分配一个唯一的编号。此种方式可以最大程度地避免要素分幅存储、拼接等问题的出现。

坐标格网方式就是在一个大的区域内采用统一的坐标系,利用原图的左下、右上两个坐标，其单位可以与原图一致,可使用规则的格网进行划分。该方式可以方便、快捷地对地理底图进行划分,并且其分幅编码可参考已有的国家标准进行编码,但是可能会导致地理要索被图幅分割的情况.。

自由分幅的方式使用自定义的区域对底图进行分制,自定义底图分幅编码方式,其划分方式灵活简便。

6.5外业作业

按外业作业手册进行野外作业，主要过程包括外业作业准备、外业采集、成果质量检查与评价.成果整理与移交等几个主要阶段。

6.5.1外业作业准备

外业准备阶段完成的工作主要包括外业作业规划及外业采集资料、设备准备等。在外业作业规划中需要制定外业数据采集的作业手册、进度安排、作业小组分工说明文档等,并为外业数据采集准备必要的工作区索引图、工作底图数据及图纸拷贝、工作记录表单,以及采集数据所需的专用采集软件、车辆、计算机、定位设备等。

工作记录表单包括表2中的内容。

6.5.2 外业采集

利用专用的导航数据采集软件和定位系统,采集导航地理数据中的几何信息、属性信息和关系信息,采集精度应满足本标准规定的要求。

6.5.3外业采集成果检查与评价

采取抽查的方式对数据的精确度、完整性、合理性、正确性、规范性进行检查,抽查比率由企业自行规定,错误率应低于作业手册规定的误差指标。不符合要求的数据须重新采集处理。

6.5.4 外业采集成果整理与移交

完成采集并经过检查后,对所有作业成果资料进行整理,并移交内业处理环节,作为内业作业基础资料。

6.6 内业作业

内业处理包括信息录人、编辑、数据拼接、质量检查等工作。

6.6.1 数据录入

将外业采集时记录在纸质地图或其他介质上的信息录人或导人到数据库中。

6.6.2数据编辑

使用专业编辑软件,对采集的几何、属性及关系信息进行编辑处理。

6.6.3数据拼接

将不同工作区或作业单位的数据合并起来,进行几何接边、属性规整、关系一致性处理。

6.6.4 成果检查与入库

采用专用的质量控制工具软件对数据进行质量检查,包括拓扑关系和逻辑关系的合理性、信息完整性、正确性。出现错误必须修改并重新确认。

通过质量检查的数据应入库管理。人库时须对各分区成果数据进行备份,并将相关的资料归档。

6.6.5 成果归档

成果归档管理是对在导航数据采集和处理过程中按照一定程序和技术要求直接形成的.最终的具有保存价值的各种文字图表、成果、数据、声像等不同形式的历史纪录,进行整理、立卷和归档入库。归档内容包括数据成果、文档资料和成果归档目录。

数据成果包括数据文件、数据说明文件.立卷说明文件。数据文件归档的内容和数据组织形式,根据不同数据成果类型的不同而定。数据说明文件应包含数据名称和来源、制作单位、制作时间、数据组织原则、数据结构、数据格式和文件命名规则等。立卷说明文件包括数据立卷的组织原则、方式、目录等。

文档资料包括作业规程细则、数据字典、标图、索引图、文档簿、质量检查报告产品验收报告等。

归档目录主要包括归档成果清单、成果接图表等。

凡归档的资料应按相关的规定及标准立卷和标识；相关内容应完整、准确和系统；文档材料要求字迹清楚和图像清晰。

6.7数据更新

数据更新时须首先从数据库中提取需要更新的区域的数据集,按照6.3~6.6作业流程进行作业。