导航地理数据生产系统及其关键技术研究

导航地理数据生产系统及其关键技术研究

论文摘要

近年来,基于位置的服务(LBS)与智能交通系统(ITS)都是当前世界最具活力的新的经济增长点,具有极大的市场潜力和应用前景。支持ITS和LBS的地理数据叫做导航地理数据,简称导航数据。在统一的技术标准支持下,如何高效、规模化地生产出符合标准的导航数据集,是导航数据生产单位赖以生存的关键与核心。为此,本文全面系统地研究了导航数据生产系统相关理论和核心技术,主要内容如下: 1、系统地研究了现有导航数据模型,指出了其中的不足。基于用户需求,重点在三个方面对导航数据模型进行了改进:建立多级道路拓扑网络模型用于支持大区域路径规划;首次建立基于车道的道路导引模型用于基于车道的道路导引;首次建立面向步行者的交通网络模型用于步行者导航。 2、在建立导航数据生产过程模型和明确导航数据生产系统需求的基础上,建立了层次化和组件化的导航数据生产系统的体系结构。然后重点设计了导航数据生产系统的柔性界面用于满足用户对界面的不同需求。最后将导航数据生产系统划分为三个子系统,并给出了相应的功能结构设计。 3、导航数据拓扑关系处理技术的研究。本文首次从理论上证明了局部拓扑关系处理的可行性,然后给出了局部拓扑关系处理的具体实现。局部拓扑关系处理实现了在编辑过程中实时进行拓扑关系处理,弥补了传统拓扑关系处理的局限性。本文对道路拓扑网络连通性评价与优化方法进行研究并给出了具体实现,解决了多级道路拓扑网络建立过程中各级道路拓扑网络连通的关键问题。 4、导航数据综合管理技术的研究。在资料分类的基础上,对不同类型的资料建立了各自的数据获取方法和数据处理方法,实现了数据生产中的多源数据利用。在分析导航数据生产中协同工作特点的基础上,首次建立了版本管理模型实现了导航数据的版本管理,建立了数据操作的一致性模型实现了导航数据多版本的一致性检测。 5、分析了导航数据质量问题来源,首次建立了导航数据质量模型用于对导航数据质量的描述。在此基础上重点从六个方面对导航数据质量检验方法进行了研究:几何图形质量、几何位置精度、属性精度、逻辑一致性、完整性与正确性和图幅接边。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 研究背景
  • 1.2.1 地理信息系统走向地理信息服务
  • 1.2.2 地理信息服务与ITS及LBS的关系
  • 1.3 导航地理数据的发展现状和趋势
  • 1.3.1 当前导航地理数据的发展现状
  • 1.3.2 新时期我国导航数据的基本特征
  • 1.4 本文的主要研究内容和论文组织
  • 第2章 导航数据模型研究
  • 2.1 导航数据模型的研究现状
  • 2.1.1 导航数据的概念模型
  • 2.1.2 导航地理数据的逻辑模型
  • 2.1.3 导航数据模型存在的不足及其改进
  • 2.2 多级道路拓扑网络模型
  • 2.2.1 建立多级道路拓扑网络模型的必要性
  • 2.2.2 道路网络的特点
  • 2.2.3 多级道路拓扑网络模型的表达
  • 2.2.4 多级道路拓扑网络模型的优势
  • 2.3 基于车道的道路导引模型
  • 2.3.1 建立基于车道的道路导引模型的必要性
  • 2.3.2 已有基于车道的道路数据模型的不足
  • 2.3.3 基于车道的道路导引模型的表达
  • 2.3.4 基于车道的道路导引模型的优势
  • 2.4 面向步行者导航的交通网络
  • 2.4.1 建立面向步行者导航的交通网络的必要性
  • 2.4.2 人行道路网络的概念模型
  • 2.4.3 人行道路网络的逻辑模型
  • 2.4.4 扩展后的交通网络
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 导航数据生产系统设计
  • 3.1 导航数据生产过程
  • 3.1.1 导航数据生产过程的通用模型
  • 3.1.2 导航数据生产过程通用模型说明
  • 3.2 导航数据生产系统的需求分析
  • 3.2.1 建立自主导航数据生产系统的必要性
  • 3.2.2 导航数据生产系统的功能需求
  • 3.3 导航数据生产系统的总体设计
  • 3.3.1 导航数据生产系统的体系结构
  • 3.3.2 导航数据生产系统对导航数据生产过程的控制模式
  • 3.4 导航数据生产系统界面设计
  • 3.4.1 面向对象的GUI模型
  • 3.4.2 基于消息的GUI的交互接口
  • 3.4.3 柔性图形用户界面的配置与定制
  • 3.4.4 柔性界面在导航数据生产系统中的应用优势
  • 3.5 导航数据生产系统的功能结构设计
  • 3.5.1 外业移动调查子系统的功能结构
  • 3.5.2 内业输入编辑子系统的功能结构
  • 3.5.3 质量检验子系统的功能结构
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 导航数据拓扑关系处理技术研究
  • 4.1 导航数据生产中采用的拓扑数据模型
  • 4.1.1 道路网络的拓扑数据模型
  • 4.1.2 背景面层的拓扑数据模型
  • 4.1.3 导航数据生产中采用拓扑数据模型的优势
  • 4.2 导航数据局部拓扑关系处理技术
  • 4.2.1 传统导航数据拓扑关系处理方法的局限性
  • 4.2.2 局部拓扑关系处理的理论依据
  • 4.2.3 局部拓扑关系维护方法设计
  • 4.2.4 局部拓扑关系维护算法描述
  • 4.2.5 局部拓扑关系处理在导航数据生产中的应用
  • 4.3 多级道路拓扑网络建立技术
  • 4.3.1 多级道路拓扑网络建立的基础
  • 4.3.2 基于道路等级的多级道路拓扑网络分解
  • 4.3.3 道路拓扑网络连通性的评价与优化
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 导航数据综合管理技术研究
  • 5.1 多源数据综合利用技术
  • 5.1.1 导航数据生产中已有的可利用数据分类
  • 5.1.2 已有的可利用数据的获取与处理
  • 5.1.3 已有的可利用数据的不足及补充
  • 5.2 导航数据多版本管理技术
  • 5.2.1 导航数据生产中协同工作的特点
  • 5.2.2 导航数据版本管理的基本概念
  • 5.2.3 导航数据版本管理的一致性模型
  • 5.3 本章小结
  • 第6章 导航数据质量控制技术研究
  • 6.1 导航数据质量问题来源
  • 6.1.1 导航数据自身存在的不稳定性
  • 6.1.2 导航数据的表达误差
  • 6.1.3 导航数据处理中的误差
  • 6.1.4 导航数据使用中的误差
  • 6.2 导航数据质量模型
  • 6.2.1 导航数据质量描述
  • 6.2.2 基于内容的导航数据质量模型
  • 6.2.3 导航数据质量的评价
  • 6.3 导航数据质量检验
  • 6.3.1 几何图形质量
  • 6.3.2 位置精度
  • 6.3.3 属性精度
  • 6.3.4 逻辑一致性
  • 6.3.5 完整性与正确性
  • 6.3.6 图幅接边
  • 6.4 本章小结
  • 第7章 导航数据生产系统实现
  • 7.1 导航数据生产系统的软硬件环境
  • 7.1.1 外业移动调查子系统的软硬件环境
  • 7.1.2 内业输入编辑子系统的软硬件环境
  • 7.1.3 质量检验子系统的软硬件环境
  • 7.2 导航数据生产系统的实现
  • 7.2.1 外业移动调查子系统车载版
  • 7.2.2 内业输入编辑子系统
  • 7.3 本章小结
  • 第8章 总结与展望
  • 8.1 全文总结
  • 8.2 研究工作的创新点
  • 8.3 研究展望
  • 参考文献
  • 作者简历 攻读博士学位期间完成的主要工作
  • 致谢
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