1电子地图技术
1.１．１国际前沿技术发展趋势
从全球角度看,西欧、北美、日本三个地区的导航电子地图行业起步比较早,历经十几年发展，市场正逐步成熟。按照收入排名,目前世界前三的导航电子地图生产企业为NAＶTEQ、TelｅAtlas和Ｚenrin，其中ＮA VTＥQ、TelｅＡtlaｓ主要市场在欧美,Zｅnｒin 主要市场在日本。目前欧美发达国家电子地图产业已经比较成熟，形成了较为完善的产业链。在技术领域,当前研究的热点有以下几个方面。
1.1.1室内空间信息模型建模与应用技术
随着位置服务的蓬勃发展与大型建筑的日益增多,人们对室内位置服务的需求不断增加。医院、展厅、写字楼、仓库、地下停车场等都需要使用准确的室内定位信息，特别是在应对紧急情况时,如紧急援救、救灾应急指挥调度等特殊应用场景下,室内定位信息更是显得尤为重要。
室内定位信息模型方面国内外都处于研究阶段,目前还没有形成标准规划。室内定位信息模型技术难点主要体现在在线的增量式的地理信息系统更新技术，快捷方便的地理信息本地搜索技术，地理信息存储格式如何表征微观层次的地理信息、怎样体现大量传感信息建模、如何融合室内定位模型等方面。
1.1.2地理信息本地搜索技术
移动本地搜索作为互联网搜索技术与移动通信技术相结合的产物，是搜索技术的引申和应用平台的延展，近两年来日益走向成熟,应用前景也十分看好。移动本地搜索服务的最大优势在于打破了利用电脑进行搜索获取信息的终端局限性，让手机用户可以随时、随地通过手机即时获取所需的信息。专家预测，移动本地搜索技术的应用，必将成为未来移动信息服务的重要组成部分。移动本地搜索是基于移动网络的搜索技术的总称，用户可以通过SMS，W ＡP,ＭＭS 等多种无线数据接入方式进行搜索,获取互联网信息、移动增值服务及本地信息等信息服务内容。用户还可以通过选择搜索结果，定制相关移动增值服务。
1.1.3快速增量在线更新技术
随着汽车导航应用的普及,行人导航、智能交通系统（ITS）、高级驾驶辅助系统(ＡDＡS)以及实时动态等应用的发展，国际导航最先进技术水平的日本、欧美市场面临的课题主要有：实现增量更新，提高现势性；整合产业链,降低成本;开发高精度、精细化导航电子地图，满足ADAS、IＴS领域的高级应用需求。为此欧洲智能交通协会（ERTＩCO）组织实施的一系列的相关技术研究项目中，最具代表性的项目AcｔMap&ＦｅｅdMap,其核心思想是:通过整合产业链,构建实时信息反馈与增量更新体系,来提高数据的现势性和降低生产和应用成本。
我国汽车自主导航市场从无到有已进入快速发展阶段,并且保持着强劲的发展势头；近几年来,便携式导航和位置服务越来越受到人们的青睐,ＰND和ＧPS导航手机的问世，使网络导航的概念变为现实；北京、上海、广州等几个主要城市实时交通信息落地，使动态智能交通导航已成为现实；同时,互联网上空间信息的服务也为人们日常生活提供了很大的便利。我国导航应用服务发展到了一个新的时代。
但是，这些应用和发展对导航地图数据提出了高现势性、更高精度、更加精细化的需求，而传统的生产和更新模式造成成本高、更新慢、现势性差,与国外发展面临着同样的挑战。
从国内外技术发展来看,我们认为导航电子地图的生产、更新与应用服务将依托产业链上下游的合作，整体构建一个相对闭合的业务流快速增量更新应用服务体系。该体系基本实现以下功能。
(1）信息收集与处理
导航电子地图生产商接收到来自国家的导航基础地理信息、道路交通管理部门的道路交通管理信息、用户反馈信息和其他信息源提供的POI信息等;进行数据分析和多源对比处理,提取出与导航电子地图相关的有价值的变化信息，快速实现变化，并进行必要的现场验证；导航电子地图生产商对确认了的变化信息进行处理,生产处新版导航电子地图以及变化差分信息，发送给导航信息服务商。
(２)增量更新
导航信息服务商向终端客户发布导航电子地图变化信息，根据用户的情况生成满足用户需要的增量更新数据，并发送给用户终端;用户终端接收增量更新数据后,进行终端地图的更新。
(3)信息反馈
终端客户在使用过程中会发现数据与现实不一致的问题,将不一致信息传递给导航信息服务商或自己的用户服务中心;导航信息服务商收集用户的反馈欣欣,进行分析后传递差异警报给导航电子地图生成商;基础信息源(提供国家导航基础地理信息、道路交通管理信息和其他POI信息的机构)将新的信息发送给导航电子地图生产商。
(4)地图持续更新
导航电子地图生产商基于各种信息源数据,进行持续的数据更新;导航信息服务商持续提供增量更新服务。
1.1.4三维实景地图技术
我国导航电子地图还是以二维为主，导航画面无一例外的全由点、线、面组成，但近年来我国道路发展极其迅速,高架桥、高速路平地拔起,本来熟悉的道路几日不见便“改头换面”，这就给人们的生活带来不便,于是,人们对导航电子地图呆板的画面和混乱的二维线条感到厌倦,而以Google Eａrｔｈ为代表的三维导航地图也刺激着国内图商，成为我国导航电子地图进入三维时代的一个诱因。
动态三维实景导航电子地图的出现并不仅仅是追赶潮流,更体现了地图厂商对用户驾车安全的承诺。在使用动态三维实景导航电子地图进行导航的过程中,笔者发现，由于该导航系统的行车诱导是根据真实场景绘制，在点、线、面的基础上添加高度与宽度,使导航画面变成与实际路况完全相符的画面，加之明显的诱导信息指引,避免了复杂路段驾驶时因辨识道路而发生的意外事故。同时，动态三维实景导航画面出现的时间长短也根据驾驶习惯做了科学的处理,并配以丰富的语音诱导信息,将安全隐患扼杀在摇篮里。
1.1.5云端导航信息服务
随着导航应用的进一步深入，数据量也会变得越来越庞大，数据之间的关系也越来越复杂,处理这些数据就需要强大的计算机处理能力。云计算是未来解决复杂运算的一种趋势，它通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交给由多部服务器所组成的系统,经过计算分析之后,将处理结果返回给用户。利用云导航，用户只需要一台终端，就可以通过网络来满足用户对导航处理功能的要求。另外，从广义上看,云计算是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务,用户可以随时获取，按需使
用,随时扩展,按使用付费，这种服务模式将有助于降低项目成本,减少重复投入和资源浪费,使新的导航应用也能够快速搭建和部署。
1.1.6深度PＯＩ(兴趣点, PoｉnｔｏｆＩnｔｅrest）)信息集成技术
新一代导航电子地图厂商应致力于生产集成各类与位置服务相关信息,如社会生活娱乐信息、实时交通信息和汽车安全维护信息等，为客户提供更为丰富、更为全面、更有深度的立体化信息服务,即在导航电子地图数据的基础之上集成如下信息。
（1）广度信息。指采集融合覆盖各个领域的兴趣点信息,如：地标、地名、餐饮、旅游、酒店等。
（2）深度信息。指在广度信息的基础上挖掘融合与之相关的深度信息,如餐馆的特色、菜系、消费水平等。其出发点为:客户在享用ＬＢS服务时往往不仅仅是为了查询定位POI,更希望在查询定位基础上能够了解其更深度信息,如查询某电影院同时希望了解该影院放映影片信息等,查询某餐馆同时希望了解餐馆菜系等。
（３)动态信息。除了广度、深度信息之外，用户还希望及时、准确的了解某些当前正在发生的动态信息,如动态交通信息、停车场当前停车位等，从而为下一步行动提供最直接、准确的决策依据。
立体化信息的形成，也必然影响与推动与之相匹配的服务方式产生巨大转变，即传统服务方式（仅向车厂提供导航电子地图数据库)已无法满足未来市场与客户需求，必然要求其向基于立体化信息的综合服务平台转变。
２.1国内研究发展现状
中国导航电子地图应用服务产业已有十几年的发展，在导航技术不断成熟以及市场需求日益高涨的推动下，已形成了一定的市场规模和用户数量,根据相关调研统计结果显示：20０9年中国导航产业市场规模达五百亿以上,20１0年超过５30亿元(贝叶思咨询)；2０1０年,车载导航用户超过40万,PND用户超过30０万（中国汽车工业协会）;截止到2010年底，从事导航电子地图应用服务开发的企业和单位超过1０0家，其中12家企业和单位具有甲级测绘资质,约6、7家企业在从事导航地理信息系统数据生产工作,31家具有互联网地图服务甲级资质的企业和单位(包括：新浪、诺基亚、百度、图盟、搜狗、图为先、东方道尔、易图通、
灵图、四维图新、腾讯、阿里巴巴、高德软件、凯立德等），同时大多数导航服务提供商都有自主的导航电子地图引擎，为各类导航设备提供导航地理信息系统应用服务。为了规范地理信息系统生产与应用，针对室外导航电子地图，国家测绘局先后组织制订了《导航电子地图制作资质标准》、《导航电子地图制作专业标准》、《车载导航电子地图产品规范》与《导航电子地图检测规范》等行业标准和规范。
目前国内导航地理信息系统数据主要应用于车载导航、PNＤ终端、智能手机、互联网以及各行业指挥调度信息系统等领域，市场需求快速增长、应用模式呈现多样化。汽车前装导航市场是中国地理信息系统行业最主要的收入来源,约占70%。汽车前装导航仪市场的初期发展阶段为2007－２０１1年，预计这5年间汽车前装导航仪的总装配量约为200万台从2０12年开始,中国汽车前装导航仪市场将进入第二阶段的快速成长期,预计2012-２0１6年5年间汽车前装导航仪的装配总量将达到1000万台以上,是前面5年的5倍以上。但随着中国导航仪市场步入带通讯的导航信息服务时代,带通讯功能的导航产品与车载Ｔeｌematｉcs相结合，又给中国导航地理信息系统市场注入了新的活力。
互联网、3Ｇ等技术的快速发展为导航位置信息的收集和发布提供了更多技术手段。通信市场的快速发展，包括3G、无线城市、FM 电台、数字广播等在内的多种通信方式为公众出行信息服务提供了良好的通道条件。３G 网络因其大容量双向传输的特点为服务开展提供了良好的通道条件。数字广播在国内目前还处于刚刚起步的阶段,广电总局已经开始组建运营CMＭB 的中央级公司,这也预示着数字广播在不久的将来也会成为公众出行信息服务的一个通道选择。通过WeB/WAP互联网提供的实时导航与位置服务信息,因其快捷和海量数据而受到广大用户的喜爱。诸如谷歌地图、百度地图、图吧等导航网站开始大量涌现。在原有的兴趣点查询、公交查询、自驾车查询等基本文职服务的基础上,发展了企业位置、弱视群体位置信息查询、实时动态交通信息发布等服务。实现导航与位置信息实时服务,优先解决的是高质量的资源集成,包括:带宽以及各类通讯接口的WｅＢ／WＡP电信资源,地图、兴趣点以及各类实时资讯的内容资源，基础云计算平台、基础SOA 平台和完善的服务运营框架等运算类资源,以在线PND 终端为基础的导航、LＢS、监控业务三位一体的终端资源等。
国内不少商业性公司也在近五年陆续推出互联网地图搜索网站，它们各具特色，比较知名的有Mａpｂar、Mapabc、３65diｔu、５１dｉtu等，有的已嵌入到诸如房地产等行业,它们的出现给百姓的生活带来的方面,但普遍缺乏与移动终端的互联和广电网的互联,还不能形
成无处不在的地理信息服务。据统计目前具有互联网地图服务资质的企业有４０家,但普遍都没有形成通过出售服务的模式来维护网站的良性运转,其原因在于服务的质量和服务的方式,更深层次的是服务的内容不及时、不深入。
2010年1０月21日组合中国政府数据资源最全的地理信息服务网站“天地图”正式开通。天地图的诞生标志着中国官方正式涉足网络卫星地图这一领域，昭示着在卫星地图领域取得最新突破。但是和国外的地图服务相比，天地图在一些方面还存在差距,有待进一步完善,比如地图访问浏览速度比较慢,搜索智能化程度比较低,不能自动标识所在城市，经纬度误差大,路网标识不清,各种交通路线查询功能未提供等等,这种地图网站作为普及性应用是足够的,但对于满足社会大众衣食住行等的专题需求而言,还有相当大的差距。
目前国内导航电子地图数据主要应用于车载导航、PND终端、智能手机、互联网以及各行业指挥调度信息系统等领域,市场需求快速增长、应用模式呈现多样化。在车载导航方面，汽车前装导航市场是中国导航电子地图产业最主要的收入来源，约占７0%左右；初步统计２006~2０１０这五年间汽车前装导航仪装配量超过1５０万台,预计２011~2015五年间总装配量将达到１００0万台以上。截止2009年底，载客汽车保有量４8４0万辆,营运机动车保有量18１5万辆，其中公路客运机动车保有量104万辆。0９年出台《汽车行业调整和振兴规划》中明确提出：在2０09-２011年间,要形成5０万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能,新能源汽车销量要占乘用车销售总量的5%左右;为了便于定位分布于城市各地的充电(换电)站,交互式导航服务系统将成为电动汽车的必备装备。
在互联网位置服务领域,中国本土主要地图厂商Microsoft MSN，新浪,搜房网,阿里巴巴,京东商城,腾讯,Ｂaidu，Sogｏｕ,MapBar等都有互联网领域的地图服务。
我国在开发国产地理信息系统软件的同时,重视空间数据共享与互操作标准的研究。“九五”期间在国家科技部和国家测绘局的支持下，研究并颁布了我国地球空间数据交换格式。在数据库互操作方面也进行了前期研究。许多研究机构,如北京大学、武汉大学都对开放式地理信息系统进行了分析研究。一些软件系统也实现了一些简单的互操作。如MapGIＳ,SuperM ａp和GｅoＳtar等。
空间数据互操作标准与协议及实现技术,国内外进行了大量的研究,ISO／TC211和OGIS 都有现成的标准，我们只需要根据中国的实际进行部分修改。在国内,武汉大学承担的国家863项目“网络空间信息标准与数据环境”,在共享标准、共享政策、模式、软件平台等方面做
了大量工作。
近年,随着“数字中国”的发展，我国也推出了一批空间信息平台,如北京大学数字中国研究院的CｈiｎａStaｒ、北京中遥地网信息技术有限公司的地网GｅoBeanｓ３D“数字地球”、国遥新天地信息技术有限公司的EV-Gｌoｂe及“遥感中国”,武汉大学的ＧeoGloｂｅ以及最近北京21世纪科技发展公司基于“北京1号”小卫星数据的“漫游中国”等。在政府、科研院所、企事业等的联合推动下,国内的地理空间信息基础设施建设与应用已得到迅猛的发展。
目前各种尺度的导航电子地图已经覆盖全国所有省市县。导航电子地图加工生产和更新已经基本形成产业。当前导航电子地图产品，已经从简单、基础的二维导航电子地图，全面向直观、真实的三维实景导航电子地图发展，导航产品呈现新的发展趋势,作为产业升级的信号,将直接改变竞争格局。目前市场上几个主流地图公司为了率先占领市场,纷纷引入三维导航,但大多仅停留于三维图标技术，但其效果远不及将路面上的建筑立面以三维立体形式表达得到的效果真实。应此有必要研究建筑物立面三维可视化技术,以获取更多视觉立体感和安全性的三维电子地图产品。
随着通讯手段和终端能力提高，导航电子地图应用服务在向着在线、通讯、数据即时更新方面发展,向着车载Ｔelemａｔics方面发展的趋势，这些也将促使导航产业与其他业务、大众应用相融合的趋势，对导航产业提出新的要求——简化融合，快速开发,促进多行业信息、服务、应用整合。以３Ｇ网络技术为例,3G通信技术给导航电子地图应用产业提供了高速、宽带无线网络通信环境,促使导航电子地图应用服务从终端本地向服务器端迁移成为可能，同时基于无线互联的特性也可以实现更加丰富的信息交互功能、在线增量更新以及增值业务，从而实现在线导航、交互式导航等在线服务功能。同时,静态的导航电子地图数据与动态交通信息、即时生活信息、停车场信息等动态信息相融合，提供综合性导航服务,正逐步成为导航电子地图产业的发展方向。
3.1国内外差距及建议
我国智能导航地图在该全球产业中目前尚处于技术引进消化发展阶段，国内企业北京长地万方、高德、四维图新纷纷与国外大型地图供应商如美国NA VＴEQ、欧洲TeleAｔlas进行合作，以期获得跨越式发展。
导航电子地图对卫星导航产业发展应起到基础支撑以及放大器作用,但目前国内导航电子地图服务市场模式仍然是以提供离线数据产品为主,在生产工艺、平台建设、服务能力及应用模式等方面与高速增长的卫星导航产业发展需求存在着一定的差距:
(1)整体技术性能与国际水准尚有差距;
(2)缺乏支持导航应用快速开发的标准体系和规范接口，缺乏前后台一体化的解决方案等,应用开发模式落后，开发效率低,应用推广难度大;
(3)缺乏统一的数据标准,无法实现数据可交换的基础数据库;
（4）国内导航软件仍然以单机版应用为主，不具备增量更新能力，无法满足当前市场和客户的时效性要求;
（５）随着移动互联网时代的到来,用户希望导航电子地图能与日常生活中各类动态、深度信息（如，即时生活信息、商务信息、动态交通信息等）相融合,从而为普通大众日常出行提供最佳的出行方案；但目前较为传统的导航软件只提供简单的ＰＯI分类信息，已经无法满足用户对信息内容的多样性需求;
（6）缺少行业自身数据与导航电子地图数据有效融合的技术手段。大多数行业客户都具有自身业务特色的行业信息数据库，如何把这些数据信息与导航电子地图数据融合在一起、将行业应用与导航服务结合在一起,一直是行业客户关心和头疼的问题；
针对国内导航电子地图领域关键技术欠缺、创新能力不足、低水平重复建设的发展现状,重点研究室内外地理信息增量更新技术、室内外地理信息搜索技术、快速增量在线更新技术、三维实景与影像地图制作与发布技术、深度POI信息的采集和利用、室内空间信息模型建模和应用等关键技术,突破智能导航地图与信息服务的技术瓶颈，建立创新技术体系,协调产业链上下游各方,整合和规范相关资源，减少盲目投资、恶性竞争、提高资源的使用效率,降低研制成本。研制具有自主知识产权的智能导航地图系列产品和应用系统，实现国产化，形成系列技术标准规范和完善的产业链条,推动智能导航地图与信息服务相关产业长期可持续发展。