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2015-07-07 00:53:27溫安平

導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)訂閱 2015年4期 收藏

關(guān)鍵詞：電子地圖要素道路

溫安平

(深圳市凱立德科技股份有限公司,廣東 深圳 518042)

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溫安平

(深圳市凱立德科技股份有限公司,廣東 深圳 518042)

針對(duì)地理空間信息頻繁變化給導(dǎo)航電子地圖帶來(lái)的現(xiàn)勢(shì)性困難,提出了一種利用導(dǎo)航云對(duì)海量用戶空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與管理的方法。對(duì)這種快速挖掘與發(fā)現(xiàn)變化空間信息的方法,進(jìn)行了詳細(xì)的理論探討,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。結(jié)果表明,該方法能夠解決導(dǎo)航電子地圖快速、準(zhǔn)確更新問(wèn)題。

導(dǎo)航云;變化地理信息;數(shù)據(jù)挖掘

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施、城市建設(shè)的不斷完善,使得空間地理信息每時(shí)每刻都在不斷地發(fā)生變化。而空間地理信息作為車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ),頻繁的變化給導(dǎo)航電子地圖的現(xiàn)勢(shì)性帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),如何快速地獲取變化的空間地理信息并及時(shí)地反應(yīng)到導(dǎo)航系統(tǒng)中去是導(dǎo)航地圖廠家面臨的一大技術(shù)難題。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算在導(dǎo)航產(chǎn)品中的應(yīng)用為解決這一難題提供了契機(jī)[1]。

因此,本文利用導(dǎo)航云的存儲(chǔ)、管理、分析、挖掘能力來(lái)快速發(fā)掘現(xiàn)實(shí)中用戶導(dǎo)航信息發(fā)生的變化和導(dǎo)航電子地圖中未能體現(xiàn)的空間的地理信息,為導(dǎo)航地圖廠家實(shí)現(xiàn)快速地圖更新提供解決方案。

1 導(dǎo)航云

在云計(jì)算飛速發(fā)展的浪潮下,中國(guó)各個(gè)行業(yè)都已具備一定的信息化基礎(chǔ),而他們的客戶也需要相應(yīng)的云平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向服務(wù)的轉(zhuǎn)化,因?yàn)檫^(guò)去長(zhǎng)時(shí)間積淀下來(lái)的大量的異構(gòu)、相對(duì)封閉的海量數(shù)據(jù)必須通過(guò)云計(jì)算才能將其巨大的潛在價(jià)值釋放出來(lái)[2-3]。衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)也是如此,作為基礎(chǔ)的空間地理信息數(shù)據(jù)在規(guī)模上它已經(jīng)達(dá)到了海量,再加上用戶空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)則數(shù)據(jù)量更大,而此類數(shù)據(jù)又蘊(yùn)含了巨大的價(jià)值。因此,導(dǎo)航云的構(gòu)建可以更好地為發(fā)掘數(shù)據(jù)中潛在價(jià)值提供技術(shù)支撐。

“導(dǎo)航云”=“云”+“端”。“云”是基于云計(jì)算技術(shù)的導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)后端平臺(tái),主要負(fù)責(zé)智慧思考與決策,就像人的大腦?！岸恕币簿褪峭ǔＫf(shuō)的定位終端,包括車載導(dǎo)航終端、便攜式導(dǎo)航終端、手機(jī)等各種智能產(chǎn)品,主要負(fù)責(zé)智慧感知和執(zhí)行,就如同人的四肢。而“+”是連接“云”與“端”的駐留在定位終端的軟件中間件,負(fù)責(zé)智慧傳輸與反饋,就像神經(jīng)系統(tǒng)。導(dǎo)航云的架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 導(dǎo)航云架構(gòu)圖

通過(guò)導(dǎo)航云,可以將后端平臺(tái)的決策結(jié)果利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)傳輸?shù)蕉ㄎ唤K端上,同時(shí)也可以將定位終端感知到的某些用戶空間移動(dòng)行為信息反饋到后端平臺(tái)。

2 變化地理信息

地理信息變化指的是地理要素隨著時(shí)間變化在空間特征與屬性特征上發(fā)生的變化,可以從時(shí)間、空間與屬性三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行描述[4]。

2.1 空間特征變化

(1)點(diǎn)狀要素變化

它是不具有長(zhǎng)度與面積的地理要素,例如導(dǎo)航電子地圖中的興趣點(diǎn)(point of interesting, POI)。POI空間特征的變化主要表現(xiàn)為POI位置的變化,如公交站牌遷移等。

(2)線狀要素變化

它具有長(zhǎng)度,但沒(méi)有面積的地理要素,例如導(dǎo)航電子地圖中的道路,其表現(xiàn)為空間位置的變化,如某段道路的消失、新增、延伸、改道等情況。

(3)面狀要素變化

主要指綠地、湖泊、島嶼等地理要素。面狀要素的變化包括空間位置變化、空間分布的變化、地理要素形狀的變化,如綠地面積的增大與減小、消失與增加、偏移等。

2.2 屬性特征變化

包括地理要素屬性項(xiàng)變化和地理要素屬性值的變化。屬性項(xiàng)變化指地物的屬性信息發(fā)生變化,例如對(duì)于POI,屬性項(xiàng)包括名稱、類型、代碼等;屬性值變化是指具體數(shù)值的變化,例如某條鄉(xiāng)級(jí)道路提升為省道,某條兩車道道路擴(kuò)建為四車道等等。

2.3 典型的地理信息變化

文章旨在通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取變化的地理信息,進(jìn)而輔助導(dǎo)航電子地圖的數(shù)據(jù)更新。對(duì)于導(dǎo)航電子地圖來(lái)說(shuō),最為核心的數(shù)據(jù)是道路數(shù)據(jù),因此著重來(lái)描述下道路數(shù)據(jù)的變化情況。

對(duì)于目前的現(xiàn)在道路地理要素中更新頻率最高、變化最快的一類,道路在不斷建成,道路等級(jí)也在不斷變化,道路變化的主要類型有:(1)出現(xiàn),即新增道路、真實(shí)出現(xiàn)。(2)消亡,即道路消失。(3)移動(dòng),即道路改線,發(fā)生移位。(4)屬性變化,即包括道路名稱、類型、寬度、等級(jí)、材料等發(fā)生改變。

3 導(dǎo)航云基礎(chǔ)上的變化地理信息挖掘理論實(shí)現(xiàn)

3.1 整體工作原理

導(dǎo)航電子地圖廠商通過(guò)外業(yè)采集、內(nèi)業(yè)加工等手段生產(chǎn)出來(lái)為用戶提供服務(wù)的,無(wú)論是傳統(tǒng)的離線導(dǎo)航還是如今的在線導(dǎo)航,都無(wú)法確保導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)世界的完全一致性。因此用戶在使用導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí),在系統(tǒng)提示與現(xiàn)實(shí)不一致的情況下需要主觀地進(jìn)行調(diào)整,用戶如果將其這一行為主動(dòng)上傳至導(dǎo)航云,就構(gòu)成了我們所說(shuō)的用戶空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)。導(dǎo)航云上有專門的服務(wù)器負(fù)責(zé)用戶空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理工作(如圖2所示),它能夠?qū)崿F(xiàn)高效、實(shí)時(shí)挖掘.同時(shí)能夠保證挖掘技術(shù)的共享,降低數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的門檻,滿足海量挖掘的需求[6-8]。

圖2 導(dǎo)航云基礎(chǔ)上變化地理信息挖掘工作原理

3.2 數(shù)據(jù)挖掘思路

在導(dǎo)航云的基礎(chǔ)上,大數(shù)據(jù)處理能力得到了充分發(fā)揮,對(duì)導(dǎo)航用戶主動(dòng)上傳的空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行有效快速的管理、挖掘和分析,從而從中提取出有價(jià)值的信息,如提取道路的變化[9-11]。在導(dǎo)航云基礎(chǔ)上變化地理信息挖掘的思路如下圖3所示:

圖3 變化地理信息挖掘思路

數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是對(duì)用戶通過(guò)導(dǎo)航云上傳的空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和清理,此類行為數(shù)據(jù)包括用戶軌跡數(shù)據(jù)、用戶信息、報(bào)料信息等。地圖匹配是將預(yù)處理后的有價(jià)值的數(shù)據(jù)映射到現(xiàn)有的導(dǎo)航電子地圖中去,以確定用戶空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)在被記錄下來(lái)時(shí)的真實(shí)路段和位置。特征點(diǎn)提取是從海量的用戶空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)中,提取出所需要挖掘的變化地理信息的發(fā)生節(jié)點(diǎn),稱之為特征點(diǎn)。找到特征點(diǎn)以后,可以認(rèn)為該點(diǎn)處的地理信息可能發(fā)生了變化,但是還需要進(jìn)一步通過(guò)軌跡聚類來(lái)增加該點(diǎn)為變化地理信息的可能性。軌跡聚類是為了將用戶空間移動(dòng)行為數(shù)據(jù)集中不同用戶信息所體現(xiàn)的相同變化軌跡尋找出來(lái),以增加判斷的依據(jù)。變化地理信息尋找出來(lái)后,需要將其提取出來(lái),以為后續(xù)應(yīng)用做準(zhǔn)備。需要提取的內(nèi)容除了變化地理信息的幾何要素以外,還需要附加一些屬性內(nèi)容,如變化發(fā)生的時(shí)間、變化的內(nèi)容、變化的類型等,并將其保存到變化地理信息臨時(shí)庫(kù)中。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)導(dǎo)航云挖掘可以快速地獲取全國(guó)范圍的變化地理信息,這為導(dǎo)航電子地圖廠商實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的快速、及時(shí)更新提供了新思路。利用文中分析方法,對(duì)四川省成都市某個(gè)區(qū)域的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析挖掘,快速獲取了該區(qū)域發(fā)生變化的路網(wǎng)信息,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

通過(guò)將圖4(b)人們行為軌跡數(shù)據(jù)匹配到圖4(a)道路數(shù)據(jù),匹配結(jié)果見圖4(c),由此可提取出圖4 (d)中的變化信息,其中①②變化信息為地圖中有的道路但現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)無(wú)法通行的道路,③④變化信息為地圖中尚未表達(dá)但軌跡提示新增的道路。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用導(dǎo)航云來(lái)進(jìn)行變化地理信息的挖掘與發(fā)現(xiàn)可以有效地提高導(dǎo)航電子地圖的更新效率,在導(dǎo)航電子地圖更新生產(chǎn)過(guò)程中有一定的借鑒意義。文章僅對(duì)軌跡數(shù)據(jù)提取變化道路信息的方法進(jìn)行了探討,事實(shí)上還可以充分利用導(dǎo)航云進(jìn)行變化POI信息的挖掘與發(fā)現(xiàn),這樣導(dǎo)航電子地圖最重要的數(shù)據(jù)道路和POI都可以應(yīng)用導(dǎo)航云進(jìn)行快速變化地理信息的挖掘,進(jìn)而為導(dǎo)航電子地圖廠商節(jié)約大量的人力、物力和財(cái)力。

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Changes of Geographic Information Mining for Navigation Cloud

WEN Anping
(Shenzhen Careland Technology Co.,Ltd.,Shenzhen 518042,China)

Aiming at the difficulties caused by geographic spatial information frequent changing to navigation electronic map updating,a method was put forward to store and manage massive user moving behavior data using the navigation cloud.The method can be used in digging and finding changes in spatial geographic information.The method is discussed in detail,while its feasibility is being verified in an experiment.The results show that the method can solve the fast and accurate update problem of navigation electronic map.

navigation cloud;Changes of geographic information;data mining

TP399

A

2095-4999(2015)-04-0092-03

2014-10-16

溫安平(1982—),男,福建龍巖人,本科,工程師,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)、GIS、GPS導(dǎo)航技術(shù)及應(yīng)用。

溫安平.面向?qū)Ш皆频淖兓乩硇畔⑼诰騕J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào),2015,3(4):92-94.WEN Anping.Changes of Geographic Information Mining for Navigation Cloud[J].Journal of Navigation and Positioning,2015,3(4):92-94.

10.16547/j.cnki.10-1096.20150417

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