CN104567893A - 一种构建精细地图的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种构建精细地图的方法与装置，方法包括：根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分；对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；根据符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，联合子空间所包含的数据是联合子空间数据；合成联合子空间数据和属性信息，生成精细电子地图。进行区域细分降低了局部数据对整体的依赖性，进行自标定和自适应有效边界检查，以及基于符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，这充分利用了自适应的合成矢量方法，使得制作过程降低了几何拓扑的误差和误率，提高了电子地图的精度。

Description

一种构建精细地图的方法与装置

技术领域

本发明涉及电子地图技术，特别是指一种构建精细地图的方法与装置。

背景技术

精细地图作为一种电子地图，包括空间矢量数据和属性信息，空间矢量数据是电子地图属性信息的载体。传统电子地图的制作方法是采用基于栅格数据抽象提取空间矢量数据的方法或利用GPS、机器人定位跟踪装置记录采集所经区域的空间位置及视野信息，加工生产空间矢量数据，包括：

1，利用贝叶斯或运用自组织映射识别网格模式，栅格地图能够记录矢量特征附近环境概率变化的特性，抽象提取出空间矢量数据，从而得到抽象环境和物体的结构。

2，基于RFID的边界虚拟参考标签改进算法，或GPS、机器人定位跟踪，根据位置记录加工生产空间数据。

随着网络技术的发展和对于电子地图精准性要求的提高，电子地图生产企业面临电子地图数据精细、实时更新和现势性强的要求。

与新的要求相比，现有技术存在如下问题：缺乏几何拓扑关系，空间图形拓扑检查缺失致使图形间重叠、位移等错误较多，造成对象在地图上的位置与实际位置存在较大偏差，难以实现精准定位服务。

缺乏竖向路网描述，现有的制图工艺以平面环境要素构建电子地图，这种二维结构缺乏多维立体拓展，尤其欠缺对于竖向交通路网的制作，不能满足人们对于多维导航和位置服务的现实需求。

原有栅格数据和定位跟踪装置采集数据的精度决定了制作的空间矢量数据精度，无法满足城市路网密集且结构复杂、多层复杂建筑对高精度的电子地图需求。

制图工艺依赖于专业制图人员，无法适应以众包方式快速实时更新地图的生产模式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种构建精细地图的方法与装置，解决现有地图制作中几何拓扑错误率高，无法建立多维空间路网的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种构建精细地图的方法，方法包括：根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分；对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；根据符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，联合子空间所包含的数据是联合子空间数据；合成联合子空间数据和属性信息，生成精细电子地图。

所述的方法中，根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分包括：将制图区域分为不同的格网。

所述的方法中，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定包括：在每一个格网内，拾取匹配点，计算匹配点的匹配精度；对计算出的匹配精度进行后验误差估计；当后验误差估计值满足精度要求时，自标定完成。

所述的方法中，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定还包括：当后验误差估计值不满足精度要求时，对后验误差估计值大于误差估计阈值的匹配点进行自动调整优化。

所述的方法中，对平面空间和竖向空间数据进行自适应有效边界检查包括：在每一个格网内，计算制图区域的空间结构复杂度；根据空间结构复杂度对格网的尺寸进行自适应调整；对平面空间数据和竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；对拓扑错误的平面空间数据和竖向空间数据进行修正；对格网的边界进行接边拓扑检查和修改。

所述的方法中，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查之后还包括：对平面空间数据和竖向空间数据进行误差估计检查，对符合误差要求的平面空间数据和竖向空间数据执行生成联合子空间的步骤。

所述的方法中，对平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间包括：计算平面空间数据与竖向空间数据的空间匹配度；以竖向空间数据为参照，对平面空间数据进行区域调整；将区域调整后的平面空间数据与竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；对拓扑错误的平面空间数据与竖向空间数据进行修正；对平面空间数据与竖向空间数据进行接边；对平面空间数据与竖向空间数据进行矢量合成，得到联合子空间。

一种装置，包括：参数功能单元，用于根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分；检查单元，用于对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；联合子空间单元，用于根据符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，联合子空间所包含的数据是联合子空间数据；精细地图单元，用于合成联合子空间数据和属性信息，生成精细电子地图。

所述的装置中，检查单元包括：自标定模块，用于在每一个格网内，拾取匹配点，计算匹配点的匹配精度；对计算出的匹配精度进行后验误差估计；当后验误差估计值满足精度要求时，自标定完成。

所述的装置中，检查单元包括：有效边界检查模块，用于在每一个格网内，计算制图区域的空间结构复杂度；根据空间结构复杂度对格网的尺寸进行自适应调整；对平面空间数据和竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；对拓扑错误的平面空间数据和竖向空间数据进行修正；对格网的边界进行接边拓扑检查和修改。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：进行区域细分降低了局部数据对整体的依赖性，进行自标定和自适应有效边界检查，以及基于符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，这充分利用了自适应的合成矢量方法，使得制作过程降低了几何拓扑的误差和误率，提高了电子地图的精度。

附图说明

图1表示一种构建精细地图方法的流程示意图；

图2表示制图流程的示意图；

图3表示一种构建精细地图的装置的结构示意图；

图4表示构建精细地图的装置的功能分块结构示意图；

图5表示地图编辑设备的功能组成示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明中，制图过程中对空间图形进行自适应有限边界检查，消除拓扑错误，基于联合子空间，通过平面交通和竖向交通的合成矢量拓扑检查，建立多维立体路网。

本发明实施例提供一种构建精细地图的方法，如图1所示，包括：

步骤101，根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分；

步骤102，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；

步骤103，根据符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，联合子空间所包含的数据是联合子空间数据；

步骤104，合成联合子空间数据和属性信息，生成精细电子地图。

应用所提供的技术方案，进行区域细分降低了局部数据对整体的依赖性，进行自标定和自适应有效边界检查，以及基于符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，这充分利用了自适应的合成矢量方法，使得制作过程降低了几何拓扑的误差和误率，提高了电子地图的精度。

在一个优选实施例中，如图2所示，根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分之前还包括：自动导入已有地图数据。

在一个优选实施例中，根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分包括：将制图区域分为不同的格网。

在一个应用场景中，如图2所示，制图流程包括：

步骤21，在精细地图构建过程中，采用两种方式输入平面空间数据和竖向空间数据以及属性信息：手动输入空间坐标和属性信息，自动导入已有地图数据；

步骤22，针对制图区域的地理特征和细分要求，进行区域细分；

步骤23，对空间数据的平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；

步骤24，对获取的平面空间数据和竖向空间数据进行误差估计检查，误差估计符合要求转步骤25，若不符合要求则返回步骤21重新输入；

步骤25，对符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间；

步骤26，检查维护属性信息；

步骤27，将平面空间数据和竖向空间数据和属性信息进行合成，生成精细电子地图。

高效率，通过对制图区域进行局部细分，对每一局部进行误差估计并根据估计值控制计算过程。充分利用观测矢量相邻要素的约束信息，在采集过程中进行自标定，在任意配准误差下，对观测矢量对应的空间维度进行精确匹配，从而得到高精度的电子地图数据。降低了局部数据对整体的依赖性，易于生成和维护，便于众包方式的生产方式。

在一个优选实施例中，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定包括：

在每一个格网内，拾取匹配点，计算匹配点的匹配精度；

对计算出的匹配精度进行后验误差估计；

当后验误差估计值满足精度要求时，自标定完成。

一个应用场景中，自标定环节需要本流程：

步骤1，拾取区域匹配点，计算匹配精度；

步骤2，对计算出的匹配精度进行后验误差估计；

步骤3，根据后验误差估计值判断是否满足精度要求，如若满足要求则自标定完成，结束；如若不满足精度要求执行步骤4；

步骤4，根据后验误差估计进行后处理，后处理在约束条件下，对误差较大的匹配点进行自动调整优化，得到高精度的匹配值，执行步骤2。

在一个优选实施例中，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定还包括：

当后验误差估计值不满足精度要求时，对后验误差估计值大于误差估计阈值的匹配点进行自动调整优化。

一个应用场景中，自适应有限边界检查流程：

步骤1，计算制图区域的空间结构复杂度；

步骤2，对制图区域进行区域格网细分，根据制图区域复杂度对格网尺寸进行自适应调整；

步骤3，对每个区域格网内的平面空间数据和竖向空间数据(观测矢量)进行相邻要素拓扑检查；

步骤4，对拓扑错误的观测矢量进行修正；

步骤5，对格网的边界进行接边观测矢量的拓扑检查和修改；

步骤6，完成自适应有限边界检查。

拓扑准确，对于多维立体电子导航地图的构建，目前电子地图的缺陷在于对多维空间的表达上，缺乏拓扑检查，无法保证道路的立体连通、空间分割完整性和一致性。本发明制图过程中，对空间图形进行自适应有限边界检查，消除拓扑错误，基于联合子空间，通过平面交通和竖向交通的合成矢量拓扑检查，建立多维立体路网，提高了电子地图精度。

在一个优选实施例中，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查之后还包括：

对平面空间数据和竖向空间数据进行误差估计检查，对符合误差要求的平面空间数据和竖向空间数据执行生成联合子空间的步骤。

在一个优选实施例中，对平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间包括：

计算平面空间数据与竖向空间数据的空间匹配度；

以竖向空间数据为参照，对平面空间数据进行区域调整；

将区域调整后的平面空间数据与竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；

对拓扑错误的平面空间数据与竖向空间数据进行修正；

对平面空间数据与竖向空间数据进行接边；

对平面空间数据与竖向空间数据进行矢量合成，得到联合子空间。

在构建精细地图的过程中，需要进行两次相邻要素拓扑检查，一次是在平面空间内部要素间进行拓扑检查，一次是在竖向空间与平面空间邻接要素间进行拓扑检查。

本发明实施例提供一种构建精细地图的装置，包括地图编辑设备，如图3所示，所述地图编辑设备包括：

参数功能单元31，用于根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分；

检查单元32，用于对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；

联合子空间单元33，用于根据符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，联合子空间所包含的数据是联合子空间数据；

精细地图单元34，用于合成联合子空间数据和属性信息，生成精细电子地图。

在一个优选实施例中，检查单元32包括：

自标定模块，用于在每一个格网内，拾取匹配点，计算匹配点的匹配精度；

对计算出的匹配精度进行后验误差估计；

当后验误差估计值满足精度要求时，自标定完成。

在一个优选实施例中，检查单元32包括：

有效边界检查模块，用于在每一个格网内，计算制图区域的空间结构复杂度；

根据空间结构复杂度对格网的尺寸进行自适应调整；

对平面空间数据和竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；

对拓扑错误的平面空间数据和竖向空间数据进行修正；

对格网的边界进行接边拓扑检查和修改。

如图4所示，地图编辑设备，可脱离环境感知设备和地图服务设备单独使用，包括导入、参数、绘图、检查、通讯等功能。

装置还包括环境感知设备，环境感知设备包括：卫星定位器，传感器，WIFI和摄像头。环境感知设备通过上述器件采集到制图区域的原始数据。

环境感知设备包括：重力传感器、压力传感器、加速度传感器、磁传感器、陀螺仪以及摄像头等诸多传感器，环境感知设备建立了可提供实时定位的基础环境。

地图编辑设备的上述单元模块以及其他单元提供地图显示功能，要素编辑功能，以及包括检查器、参数设定器、通讯器和导入生成器。地图编辑设备通过通讯器与环境感知设备通信，通过导入生成器接收来自环境感知设备的原始数据。

如图5所示，地图编辑设备，连接环境感知设备与地图服务设备，包含参数设定模块和地图编辑应用程序模块，该应用程序模块连接该参数设定模块，其包含地图显示功能、要素编辑功能、检查器、参数设定器、通讯器及导入生成器。地图编辑设备的功能包括：

导入功能，提供手工输入和自动导入两种方式，其用以输入外部空间数据和属性信息。

参数功能，提供区域细分、设定阈值和其他参数设定子功能，提供进行子区域划分的基本尺寸参数并执行区域分解，以及设定空间图形自标定过程中的误差估计阈值，为地图编辑过程中拓扑约束和自动检查提供基础依据。

检查功能，提供拓扑检查和属性检查两项子功能，用以对电子地图的多维空间进行拓扑检查修正以及属性特征的完整性、一致性检验修改，对在地图编绘过程中的中间数据及已有电子地图数据检查维护。

绘图功能，提供空间图形和属性信息的新建、删除、修改、搜索、子空间联合等子功能，提供电子地图编绘工具，且在编绘过程中根据参数设定的约束条件进行空间数据和属性信息约束检查，用以得到高精度的地图数据。

通讯功能，包括定位服务接口、地图服务接口及其他应用程序接口；用以调用外部应用程序，提供地图资源和定位资源，为电子地图制图提供背景地图和定位参考，可辅助地图编辑功能进行地图自标定和误差估计检验。

地图服务设备包含：地图服务器和定位服务器，是连接外部服务程序的转换接口，并建立一可提供图形和位置参考的地图定位环境。

采用本方案之后的优势是：对于基于位置的服务领域电子地图制作内容，涉及地图的几何、要素关系、要素特征及要素精度非常有效，对于基于位置的服务领域电子地图制作后，准确快捷的校验和修正矢量数据依然有效。但不局限于位置服务领域，对于其他领域，如需生成空间矢量数据都是适用的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种构建精细地图的方法，其特征在于，方法包括：

根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分；

对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；

根据符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，联合子空间所包含的数据是联合子空间数据；

合成联合子空间数据和属性信息，生成精细电子地图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分包括：将制图区域分为不同的格网。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定包括：

在每一个格网内，拾取匹配点，计算匹配点的匹配精度；

对计算出的匹配精度进行后验误差估计；

当后验误差估计值满足精度要求时，自标定完成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定还包括：

当后验误差估计值不满足精度要求时，对后验误差估计值大于误差估计阈值的匹配点进行自动调整优化。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对平面空间和竖向空间数据进行自适应有效边界检查包括：

在每一个格网内，计算制图区域的空间结构复杂度；

根据空间结构复杂度对格网的尺寸进行自适应调整；

对平面空间数据和竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；

对拓扑错误的平面空间数据和竖向空间数据进行修正；

对格网的边界进行接边拓扑检查和修改。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查之后还包括：

对平面空间数据和竖向空间数据进行误差估计检查，对符合误差要求的平面空间数据和竖向空间数据执行生成联合子空间的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间包括：

计算平面空间数据与竖向空间数据的空间匹配度；

以竖向空间数据为参照，对平面空间数据进行区域调整；

将区域调整后的平面空间数据与竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；

对拓扑错误的平面空间数据与竖向空间数据进行修正；

对平面空间数据与竖向空间数据进行接边；

对平面空间数据与竖向空间数据进行矢量合成，得到联合子空间。

8.一种装置，其特征在于，包括：

参数功能单元，用于根据制图区域的地理特征和细分要求进行区域细分；

检查单元，用于对平面空间数据和竖向空间数据进行自标定和自适应有效边界检查；

联合子空间单元，用于根据符合要求的平面空间数据和竖向空间数据生成联合子空间，联合子空间所包含的数据是联合子空间数据；

精细地图单元，用于合成联合子空间数据和属性信息，生成精细电子地图。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，检查单元包括：

自标定模块，用于在每一个格网内，拾取匹配点，计算匹配点的匹配精度；

对计算出的匹配精度进行后验误差估计；

当后验误差估计值满足精度要求时，自标定完成。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，检查单元包括：

有效边界检查模块，用于在每一个格网内，计算制图区域的空间结构复杂度；

根据空间结构复杂度对格网的尺寸进行自适应调整；

对平面空间数据和竖向空间数据进行相邻要素拓扑检查；

对拓扑错误的平面空间数据和竖向空间数据进行修正；

对格网的边界进行接边拓扑检查和修改。