车载导航电子地图的路网模型.doc

车载导航电子地图的路网模型 　　摘要：建立适合于车载导航系统的路网数据是车载导航系统的关键。本文描述了如何表达真实世界的交通要素，并结合实际情况给出数据模型。 　　关键词：汽车导航；路网模型 　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)25-1558-02 　　Road Network Model for Vehicle Navigation System 　　XU Rui 　　(ECRIEE, Hefei 230031, China) 　　Abstract: The construction of road network for vehicle navigation system is the key part of navigation system. This paper firstly describes the traffic elements of the real world, then designs the road network model which considers the real traffic limits. 　　Key words: Vehicle Navigation; Road Network Model 　　1 引言 　　路网数据是车载导航电子地图中主要研究的内容。传统路网模型的缺陷在于对真实世界的描述不够详尽，难以完整表达道路之间的拓扑关系和用户所关心的交通信息。而且一般车载导航系统均在嵌入式环境下实现，对软硬件要求很高，数据量过于庞大时将无法实现实时处理。因此必须对传统路网模型进行改进，以适应车载导航系统的要求。 　　本文主要针对车载导航系统，从路网的逻辑层次、交通要素和数据模型三个方面来探讨建立路网数据的方案。 　　2 逻辑层次 　　路网数据的逻辑描述常采用三个层次，即数据层(Level-0)、描述层(Level-1)和综合层(Level-2)。数据层通过点、线和面等图形数据描述地物的几何外形和空间关系，用于储存道路形状。描述层在数据层的基础上，将现实对象的特征提取为属性值，即交通要素，用于地图显示和路径引导。综合层则对描述层进行综合，描述要素间拓扑关系，用于路线计算。 　　 　　图1 道路的逻辑描述层次 　　如图1所示，长江路由隔离带分隔为正逆两向车道，并与另两条道路相交形成路口C1、C2。使用分层逻辑描述时，在数据层上，储存长江路各车道的外形和路口位置。在描述层上，道路经双向化后，长江路被表达为L1、L2，路口C1被表达为S1和S2，路口C2为S3和S4。在综合层上，L1、L2被综合为CL1，S1和S2为CS1，S3和S4为CS2。从图中可看到数据层、描述层和综合层三者之间的关系。 　　3 交通要素 　　道路错综复杂，路口千变万化，描述哪些信息，之间的关系如何，是建立完整可靠的电子地图的关键。参照欧洲地理数据文件格式标准(GDF)，导航电子地图内容应包括道路与轮渡、隧道与桥梁等12大类。简化后，路网数据可表达为简单路段、连接点、综合道路、综合交叉口、道路附属设施等交通要素。 　　简单路段指两个连接点之间的道路。在描述层中，路段和连接点均是最小可描述单元。路段的两端各有一个连接点，按其数字化方向，第一个连接点称为左节点，第二个连接点成为右节点。路段之间是互相独立的，当一个路段的属性发生变化是不会影响其它路段的。如图2所示，LAB、LBE、LED、LDC和LCA是图中所有的路段，它们在描述层中是独立的，如果在LCD路段设置栅栏，此时LCD路段不可通行，但LCD路段的通行状态的改变不会影响其它路段。 　　综合道路指连接两个综合路口的道路。在综合层中，一条道路可以包括一条或多条路段，这些路段一般属性相同（如路名相同），但允许的交通流方向不同。如图1所示，道路CL1包含了路段L1和L2，其两端的交叉口分别是CS1和CS2。 　　综合路口一般由一个路口内的多个连接点组成。在综合层中，综合路口可以包括一个或多个连接点，且这些连接点相互关联，连接路段可由内部路段通达。如图1所示，综合路口CS1包含连接点S1和S2，综合路口CS2包含连接点S3和S4。综合路口的类型可由路口的图形特征和交通功能来描述，一般按照路口连接道路的数量来区分：(1) 三叉路口；(2) 四叉或多叉路口(图3-A)；(3) 环岛(图3-B)；(4) 立交桥(图3-C)。 　　 　　图3 路口类型 　　道路附属设施指设立在道路两旁固定位置上的一些用于交通指引和服务的设施。一般按照设施对交通流的控制功能来区分：(1) 转向限制，如禁左、禁止驶入等交通指示牌。描述了路段间转向或通行路线的限制，包含时间限制信息和通行车辆限制信息；(2) 方向路牌