导航电子地图作业划分的改进

贺丹，唐新庄

（1.西安四维图新信息技术有限公司，陕西 西安 710075；2.中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，陕西 西安 710032）

导航电子地图是一种特殊的地理信息系统，“好”的导航电子地图应具备以下特点：①支持导航区域的相对无限性，覆盖范围足够广；②高精度、多尺度；③以路网为主，合理准确地表达空间关系；④支持实时、动态地快速显示；⑤现势性好，更新周期短[1]。随着信息产业技术水平的进步和国家政策的大力支持，数字导航领域的发展突飞猛进，2001年至今，我国具有甲级导航资质的公司已从最初的一两家增加到现在的14家。通过各地图厂家的大力投入，导航电子地图在数据覆盖度方面已取得了很大成就；在数据广度上，很多地图厂家已完成我国大陆和港澳地区的全覆盖，并逐步向海外图幅拓展；在数据详细度上，已从地市级、县级到村镇级，甚至小区精细化、室内地图、停车场导航等方面。在信息量发生成倍增长的同时，各地图厂家在数据精度、现势性等方面开始出现差距。

近年来，我国城镇化建设迅速，道路和建筑物在不停地发生变化。导航电子地图如何快速更新，实时、准确、完整地反映现实世界中的地理信息，为人们出行活动提供更有价值的服务，成为当今导航市场密切关注的话题，直接影响导航地图提供商的市场接受度。高精度导航电子地图数据生产流程繁琐、数据处理工序复杂、数据流转不畅通、生产数据质量控制方法落后，从一定程度上影响了导航电子地图数据生产效率和保障服务能力[2]。随着测绘事业的快速发展，信息化测绘体系对于测绘生产管理的要求不断提高[3-5]。

本文从导航电子地图的更新角度出发，基于地图生产的内业更新流程，重点探讨了适用于当今快速更新要求的内业作业模式，并以成都市城区范围的导航电子地图更新为例，分析了不同内业作业模式下的更新工期。结果表明，工单作业模式能满足快速更新、快速出品的需要，还有利于路网连通性的制作和降低出错率。

1 导航电子地图生产更新流程

导航电子地图侧重于道路交通网，主要由道路和POI形状数据、背景数据、拓扑数据和属性数据构成[6]。导航电子地图更新流程可分为5个步骤，如图1所示。

图1 导航电子地图更新流程

2 导航电子地图内业作业模式

导航电子地图的内业制作，按照最小作业范围，可分为图幅作业模式和工单作业模式。

2.1 图幅作业模式

图幅作业是将通过外业现场或影像识别等多种手段采集的参考数据（POI、道路轨迹、交通信息、背景等），按照1∶2.5万接图表进行划分；再根据每个图幅的作业量、相邻图幅的接边难度以及工期要求等构建内业生产任务，由作业人员进行内业制作。作业结束后，多个生产任务之间再进行图幅接边。

图幅作业模式是地图内业生产中应用较普遍的作业模式。其优点为所有作业任务均以图幅为单元，结构清晰，一个任务可包含一个或多个图幅，便于生产管理。其缺点为：①任务之间接边工作量大，且均为图廓线位置的接边，对于空间数据拓扑完整性和属性数据一致性要求较高，作业难度较大，数据发生质量问题的风险较高；②数据出品受图幅的制约，对于数据更新量大的单个图幅，内业作业工期较长，无法满足快速出品的需要。

2.2 工单作业模式

工单作业模式不参考图幅范围，根据底图数据、外业现场采集数据或多源参考数据的空间分布特点，结合数据更新量、数据重要性、工期要求等因素，灵活划分为带状或面状作业区域，供内业作业人员使用。

工单作业模式的优点为：①数据接边简单，由于在划分作业区域时充分考虑了数据的空间分布特点，大多按照道路走向、街区范围划分，可最大程度地减少接边工作量，降低数据接边难度，同时可保证空间拓扑完整性和属性一致性；②数据出品灵活，不受图幅作业的限制，可满足随时作业随时出品的需要，对于小段道路施工、改建等城市重要干道的更新，按工单作业模式完成后，可进行快速出品。其缺点为生产管理工作较复杂，在划分作业区域生成工单时，可采用程序自动划分与人工干预相结合的方式，程序自动划分可确保将所有区域包括在内，无遗漏、无重复，且每个工单的作业量均在可接受范围内，人工干预则需考虑数据空间分布特点和更新难度，减少接边，确保在一定工期内完成内业作业。

3 实例演示

成都市作为我国西南地区重要的省会城市，历史悠久、经济发达，近年来道路交通事业发展迅速，其都市区已呈现“多条环线+多条射线”的路网格局。2020年8月—2020年9月通过外业现场采集得到的成都市城区范围的道路交通变更信息如图2所示，其中红圈为成都市城区范围线、深蓝色点状为道路交通变更信息（以下简称TIPS）、路网显示为县级以上道路，TIPS数量为7 282个。根据某公司生产经验，在导航电子地图的内业制作中，每人每天约可完成500个TIPS，因此完成成都市城区范围的内业更新，需投入的生产成本为7 282/500≈14.6人天。

图2 成都市城区道路交通变更信息分布图

本文将介绍在MapInfo软件下，利用图幅作业模式和工单作业模式进行内业生产任务规划的不同。

3.1 图幅作业模式工期

基于图幅作业模式，导航电子地图内业更新时，可将其构建为6个生产任务，如图3所示。根据每个生产任务的TIPS数量计算所需工期，结果如表1所示。

表1 基于图幅作业模式的作业量与工期表

图3 图幅作业模式划分图解

3.2 工单作业模式工期

基于工单作业模式，导航电子地图内业更新时，充分考虑了成都市“多条环线+多条射线”的路网空间布局，将成都市绕城高速范围以内划分为一个中心工单（工单05），围绕工单05，以第二绕城高速和几条主要的射线状干道为界限，参考TIPS数量的分布密度，再划分其他工单，共构建8个工单，如图4所示。具体每个工单的TIPS数量和所需工期，如表2所示。

图4 工单作业模式划分图解

表2 基于工单作业模式的作业量与工期表

根据项目管理中的关键路径法，项目中时间最长的活动是整个项目的关键路径，决定着项目可能的最短工期[7]。在图幅作业模式的6个生产任务中，任务01的TIPS数量最大，所需工期为3.8人天，即通过图幅作业模式完成整个成都市城区的内业更新至少需要3.8人天；而在工单作业模式的8个工单中，任务03和工单08的TIPS数量较大，所需工期均为2.2人天，即通过工单作业模式完成整个成都市城区的内业更新至少需要2.2人天。显而易见，图幅作业模式的工期比工单作业模式长。

3.3 不同作业划分对路网质量的影响

导航电子地图必须具有极高的精确性，包括地理位置数据和实际地物信息。同时，各要素之间必须具有正确的拓扑关系和整体连通性，使得各地物在逻辑上和语义上均能正确映射现实世界；还必须提供完备的交通属性信息，如说明哪些路口禁止左转、禁止调头、时段不禁行或限行，哪条道路限速多少等，均与导航应用密切关联，直接影响数据显示、运算和分析的效果[6]。在微观层面上，图幅作业模式会出现将一个路口划分在不同任务的现象，如图5所示，将清江东路的一段掉头路口划分在任务03和任务05两个任务中，导致此路口的掉头车信和交限的进入线在任务03中，而退出线在任务05中，这种跨任务制作易产生数据结构错误；工单作业模式则充分参考了路网布局，将该路口整体划分在工单05中，无需跨任务制作，从而避免了该类问题。在宏观层面上，导航电子地图作为一种特殊的专题地图，部分专题属性是与路径选择密切相关的，如限制信息、功能等级、限速等，工单作业模式能从宏观角度考虑整体路网连通性，如工单05在进行内业作业划分时，将二环路、清江东路、一环路、人民中路、新华大道玉沙路、红星路等6条主要县级以上道路划分在同一个工单内，从而省略了多处形状和属性接边操作。这6条县级以上道路在不同作业划分模式下产生的与路径选择相关的接边操作次数如表3所示，可以看出，工单作业模式能较大程度地减少接边，避免因频繁接边造成的“断头”、“浮岛”等问题，提高了数据质量，从而更好地为导航功能实现奠定基础。

表3 不同作业划分对路网质量的影响

图5 图幅作业模式中的跨任务制作

4 结语

导航电子地图的内业生产中，对于整个区域的内业更新来说，在生产成本不变的前提下，工单作业模式能在很大程度上缩短工期，提高数据出品效率；且该模式相对灵活，不受整个图幅工作量的制约，在当今互联网思维的大局势下，更适用于城市道路小范围的快速出品。同时，针对与导航相关的专题属性信息来说，工单作业模式更加便捷高效，有利于路网联通性的制作，可较大程度地降低出错率。然而，工单作业模式在初步规划时需参考路网布局，其设计和规划相对复杂，在实际应用中，建议利用道路、背景、行政区划等已有城市基础矢量数据直接进行图形的切割、拼接、关联等操作，从而实现工单的快速划分。