地图数据处理模型的原理与方法

第 1 章MapGIS地理数据库1.1数据模型1.1.1模型的概念层次MapGIS 空间数据模型的概念分6个层次：地理数据库、数据集、类、几何元素、几何实体、坐标点，如图1.1-1所示。

非空间实体被抽象为对象，空间实体被抽象为要素；相同类型的要素构成要素类；相同类型的对象构成对象类；若干对象类或要素类组成要素数据集；若干要素数据集构成地理数据库。

要素在某个空间参照系中的几何特征被抽象为图形信息，图形信息由任意的点状、线状或面状几何实体组成，几何实体通过几何坐标点表达。

图1.1-1MapGIS 空间数据模型概念层次1.1.2模型的特点MapGIS 的空间数据模型将现实世界中的各种现象抽象为对象、关系和规则，各种行为（操作）基于对象、关系和规则，模型更接近人类面向实体的思维方式。

该模型还综合了面向图形的空间数据模型的特点，使得模型表达能力强，广泛适应GIS的各种应用。

该模型具有以下特点：真正的面向地理实体，全面支持对象、类、子类型、关系、有效性规则、数据集、地理数据库等概念。

对象类型覆盖GIS和CAD对模型的双重要求，包括：要素类、对象类、关系类、注记类、几何网络。

简单要素类可描述任意几何复杂度的实体，如水系、道路等。

完善的关系定义，可表达实体间的空间关系、拓扑关系和非空间关系。

拓扑关系支持结构表达方式和空间规则表达方式；完整地支持3类非空间关系，包括关联关系、继承关系(完全继承或部分继承)、组合关系（聚集关系或组成关系）。

支持关系多重性，包括1-1、1-M、N-M。

支持有效性规则的定义和维护，包括定义属性规则、关系规则、拓扑规则、边-边规则、边-结点连接规则。

支持多层次数据组织，包括地理数据库、数据集、数据包、类、图形元素，如图1.1-2所示。

图形元素支持向量表示法和解析表示法，包括折线、圆、椭圆、弧、矩形、样条、bezier 曲线等形态，能够支持规划设计等应用领域。

图1.1-2MapGIS 面向实体的空间数据模1.2系统特点1、分布式跨平台可拆卸的多层多级体系结构：最新的第四代多层结构体系具备完全支持“全球空间网格”能力.net 和j2ee 架构分布式全组件化的跨平台系统面向互连网的系统设计面向“服务”的最新思想基于GML的开放式接口适应异构数据库的多级服务器协同工作环境2、面向地理实体的空间数据模型：面向地理实体的抽象模型可描述任意复杂度的空间特征和非空间特征的地理实体特征完全表达空间、非空间、非空间的多重性、实体的空间共生性的关系面向实体语义关系的操作统一了GIS与CAD对模型要求的面向实体的信息可视化3、海量空间数据存储与管理：TB级的空间数据存储与处理能力矢量、栅格、三维、影像四位一体的海量数据存储异构数据库的多级服务器数据更新与同步完全一致的存储无关的概念模型（文件系统或RDBMS）基于版本和数据锁的长事务解决机制高效的空间索引（矩形索引、R树索引、聚集索引、格网拼合索引、四叉树索引）4、时空处理：采用“元组级基态+增量修正法”实施方案版本与增量相结合的时空数据模型元组级的时空数据控制粒度可实现单个实体时态演变“事件”作为时态追踪的参考点通过时态数据索引管理任意时刻的历史回朔多用户并发的历史事件的控制5、真三维建模与可视化：三维海量数据的有效存储和管理三维模型数据一体化管理（TIN、三维景观、三维地质）三维数据的LOD_RTree索引组织技术面向实体和拓扑的数据组织三维数据专业模型的快速建立高程数据TIN/GRD模型的建立、处理等基本功能三维地质构造建模、断层处理技术地质体内属性三维分布建模技术三维数码景观动态建模技术三维数据的综合可视化和融合分析基于拓扑的三维剖切分析基于拓扑的等值面提取三维体数据的面绘制技术三维体数据直接体绘制技术6、空间信息应用服务：提供基于SOAP和XML的空间信息Web Services遵循OpenGIS规范，支持WMS、WFS、WCS等标准，以及XML和GML3标准支持互联网和无线互联网，支持各种智能移动终端提供各类高速缓存、无状态的负载平衡策略，满足高速度访问的需要提供用户权限的控制和安全策略提供空间分析、以及应用逻辑分析等服务，满足对空间数据库的专业查询和分析7、版本与长事务处理：长事务期间，可以自由地编辑要素、执行地理分析、编辑地图长事务完时，如被实施，则更新到地理数据库中，否则丢弃使用乐观的并发访问控制技术，实现长事务机制，没有对要素加锁允许产生编辑冲突，当提交事务时，检测冲突，并协调解决冲突版本控制使多个用户可直接编辑数据而不用锁定要素或复制数据版本管理具有版本创建、删除、归并、冲突解决等功能和机制8、工作流管理：基于网络拓扑数据模型的工作流控制引擎实现了业务的灵活调整和定制，解决了GIS和OA的无缝集成符合国际工作流联盟制定的规范不同业务流程之间的交叉、融合历史案件的办理过程不受模板变化的影响通过拓扑关系能够自动实现条件判断、循环、会签等功能工作流“可扩充”性与动态表单可“自定义”性支持多级子表和数据字典9、空间元数据：元数据采集、编辑和录入元数据读取、查询和共享发布；面向Web的客户端操作界面；支持SRW协议（新一代Z3950协议），分布式检索能力强1.3地理数据库MapGIS 地理数据库（GeoDatabase，简称GDB）新概念，它集成了地理数据库创建、管理、浏览等多种功能。

第六章GIS空间分析原理与方法第一节GIS空间分析模型一、地学模型概述地理信息系统以数字世界表示自然世界，具有完备的空间特性，可以存储和处理不同地理发展时期的大量地理数据、并具有极强的空间系统综合分析能力，是地理分析的有力工具。

因此，地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数据的任务，更为重要的是要完成地理分析、评价、预测和辅助决策的任务，必须发展广泛的适用于地理信息系统的地理分析模型，这是地理信息系统走向实用的关键。

所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛选，用一定的表现规则所描写出来的简明映像。

模型通常表达了某个系统的发展过程或发展结果。

地学模型是用来描述地理系统各地学要素之间的相互关系和客观规律信息的语言的或数学的或其他表达形式，通常反映了地学过程及其发展趋势或结果。

地学模型也称为专题分析模型。

对于地理信息系统来说，专题分析模型是根据关于目标的知识将系统数据重新组织，得出与目标有关的更为有序的新的数据集合的有关规则和公式。

这是应用地理信息系统进行生产和科研的重要手段。

模型化是将主观性的思考，以模型的形式反映出来，不同的理论观点，不同的体系可以产生不同的结果。

地学分析模型主要包含以下几种形式：1、逻辑模型：由地理名词和逻辑运算符组成的逻辑表达式表示；2、物理模型：由物理模拟过程表达；3、数学模型：由常数、参数、变量和函数关系等组成的数学表达式表示；4、图像模型：由某种图像或图像运算的集合表达，如各种专题地图。

专题分析模型在地理信息系统中的作用表现在以下几个方面：1、地理信息系统的设计任何地理信息系统都是为一定的应用目的而建立的，必须根据具体需要采用适用的分析模型指导地理信息系统总体设计。

主要包括：①数据项的选择，数据的范围、精度、量测方法等，如果毫无选择地录入数据，只会使系统增加负担，降低效率，无法突出主要因素，甚至因为数据采集周期过长而失去意义；数据结构应以最好地表示地理现象和易于模型实现为标准；②硬件环境的选择，根据模型的输入、输出和运算方法选择经济实用的硬件支持；③软件功能的选择，根据模型的管理和运行设计适用的软件功能。

第一章1 数字地图(Digital Map)定义：在一定坐标系内，具有确定的定位和属性标志的地面要素和现象的离散数据在计算机可识别的存储介质上概括的、有序的集合称为数字地图。

2 数字地图数据的特点：是按一定的数学规律与地面一一对应，即有特定的数学基础、对要素进行过制图综合、具有确定的分类分级的属性数据。

3.数字地图的优点：高了地图的制作速度、可方便地进行数据实时更新、提高了信息的分析处理能力、能为多用户共享。

4.数字地图的性质：数字地图是可以分析与量算的，分析的深度取决于数据结构、与模拟地图可以相互转化、可以借助现代通讯设备进行传输。

5 数字地图的特点：便于存储，并保证数据的不变形，从而提高了地图的使用精度；能更快更方便地生产现有地图；能生产特殊用户需要的地图；能在缺少技术人员的情况下生产地图；允许同样的数据进行不同图形表示的实验；易于进行统计分析；能生产手工方法难以生产的地图，如立体地等；能生产那些已确定地图内容取舍原则而连续生产的地图；自动化的引入导致整个地图生产过程的工艺革新、工时节省和技术改进；容量大，信息量丰富。

对传统地图学理论的完善。

6计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)与数字地图制图的区别前者在设计过程中，利用计算机作为工具，帮助工程师进行设计的一切实用技术的总和称为计算机辅助设计，数字地图制图是根据地图制图学原理和地图编辑计划的要求，以计算机及其外围设备作为主要的制图工具，应用数据库技术和图形的数字处理方法，实现地图信息的获取、转换、传输、识别、存储、处理和显示，最后输出地图图形的过程和方法。

7 数字地图制图的一般过程1）数据获取：野外测量数据及属性数据-键盘、电子数据记录簿；地图数据-跟踪数字化仪、扫描数字化仪；像片资料-摄像机；图像数字信息-磁带机；编辑、接边、分层、图形与属性的连接等；数据入库2）数据处理数据变换：投影变换、辐射纠正、比例尺缩放，误差改正及处理等；一种数学状态-另一种数学状态；数据重构：数据拼接、数据截取、数据压缩等；一种几何形态-另一种几何形态；数据抽取：全集-〉子集3）图形输出输出供专业规划或决策人员使用的各种地图、图像、图表和文字说明等8可视化Visualization在计算机动态、交互的图形技术与地图学方法相结合的基础上，为适应视觉感受与思维而进行的空间数据处理、分析及显示的过程。

高精度地图详细介绍2023年2月目录1高精度地图介绍 (1)1.1高精定位 (2)1.2地图制作过程 (2)1.2.1众包地图 (2)1.2.2高精度地图 (3)1.2.3对比 (3)1.3高精地图和自动驾驶 (4)1.4高精地图与其他模块的关系 (5)1.4.1定位 (5)1.4.2感知 (6)1.4.3规划预测决策 (6)1.4.4安全 (6)1.4.5仿真系统 (6)1.5高精度地图作用 (6)1.5.1高精度地图在车路协同中的应用 (6)1.6高精度地图面临的诸多问题 (9)2高精度地图标准化建设研究 (9)3采集和生产基础知识汇总 (10)3.1高精度地图的元素构成 (10)3.1.1车道级路网图层（Road Model） (10)3.1.2定位层 (11)3.1.3动态层 (11)3.2高精度地图的采集与生产 (11)3.2.1采集用的一些传感器 (11)3.2.2生产——计算模型 (12)3.2.3生产——视觉制图 (12)3.3高精度地图的格式规范 (13)3.4高精地图数据采集要素的构成与表达 (13)3.4.1采集场景基本信息层 (14)3.4.2道路交通标志层 (17)3.4.3道路交通标线层 (20)3.4.4其他道路安全设施物层 (21)3.4.5智能路侧设备层 (22)4高精度地图语义信息 (22)4.1高精度地图语义信息作用 (24)4.2高精度地图语义信息内容 (25)5高精度地图数据数据播发与自动驾驶控制器信息交互 (25)5.1高精地图播发与数据重构 (26)5.2高精地图数据播发原理 (26)5.3自动驾驶地理围栏设置 (34)5.4总结 (34)6集中式自动驾驶控制域中的高精地图数据解析算法 (34)6.1下一代自动驾驶系统高精定位架构 (35)6.2地图数据播发与重构算法分析 (36)6.2.1传输可靠性 (37)6.2.2算法适应性 (37)6.2.3软件更新度 (37)6.3总结 (42)7自动驾驶汽车利用高精度地图和高精度定位进行“导航” (42)7.1RTK绝对位置高精度定位 (42)7.2IMU实现不依赖外部信息的自主导航惯性导航 (44)7.3高精度定位相对定位 (49)7.4利用高精度地图和高精度定位来进行“导航” (51)8中国高精地图未来发展趋势 (54)8.12020高精度地图市场份额报告 (54)8.2国内适用于自动驾驶地图制作的标准正式发布 (55)1高精度地图介绍所谓高精度地图（也称为高精度地图），实际上是和普通导航电子地图相对而言的服务于自动驾驶系统的专题地图。