GDF导航电子地图标准
导航技术的概念内容与发展
利用计算机技术，以数字方 式存储和查阅的地图，由道路 、背景、注记和POI组成
导航电子图
导航引擎
实现地图的显示、路 径规划、语音导航和兴 趣点检索
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1. 导航的概念
1.3 导航终端的类型
PND
包括手机终端、PAD、PND、车载电脑、
车载嵌入式终端（仪表台、后视镜
HUG）
HUD 车载电脑
道路显示
同1:5万
全部道路
全部道路
全部道路
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2. 导航电子地图数据
2.4 空间数据的数学基础
地图投影：利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平
面上的理论和方法。
常 由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨 形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以 运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和 变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了各 种投影方法。 用
以分钟甚至秒为单位，不仅提供路径等静态信息，还 提供道路实时流量、交通事件等及时信息
按 安 装 模 式
便携式：借助
支架等辅助工具 安装在前档玻璃 或者中控台上
终端自主式：定位与路径规划功能全部在车载设备中完成，应用了
按 计 算 模 式
最新的嵌入式计算机技术，具备强大的计算处理能力
中心监控式:终端处没有地图显示，只有在中央控制室有地图，系统
android
ios QNX
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3. 导航系统软硬件平台
3.3 定位方式
基站定位
卫星定位
移动基站-gsm/cdma WIFI 无线集群
GPS GLONASS
导航电子地图小知识
常见问题：什么是GPS？解决方案：答：GPS即全球定位系统（全名为Navigation System with Timing And Ranging Global Positioning System, NAVSTAR-GPS）。
是美国国防部从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用28颗（24颗运营，4颗备星）高度约20200公里的卫星组成卫星星座。
24颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。
卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到足够（四颗以上）的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。
这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
目前民用卫星信号是SPS（Standard Positioning Service），标准定位服务，免费提供普遍的服务给大众。
美方军用的卫星信号是PPS（Precise Positioning Service）准确定位服务，限制于军事应用。
常见问题：什么是导航数据格式？解决方案：答：分为母库格式、交换格式和存储格式三个层次，格式对导航功能的实现非常重要。
母库格式：是导航数据编辑、存储直接进行的格式，主要是方便于编辑和保存，如TAB格式。
交换格式：是可以转换到各个应用导航数据的格式，一般都是公开格式，以方便进行转换应用。
（如：GDF格式）存储格式：本意是指数据在计算机里存储的格式，但是存储格式在导航中一般是指导航应用格式。
（如：KIWI格式）常见问题：导航电子地图是如何制作的？请介绍导航电子地图的制作流程？解决方案：答：导航电子地图制作过程比较复杂，包括基础资料购买、外业测绘、内业处理、质量检查、加密、审查、发布等过程。
瑞图万方的道道通导航电子地图制作共有76道程序。
导航电子地图国家标准出台
导航电子地图国家标准出台产业风向标?Industrial Benchmark生产经营类军工科研院所转制迈入实施阶段日前，国防科工局、中央编办、财政部、人力资源社会保障部、国资委、科技部、国家税务总局、国家市场监督管理总局联合印发《关于中国兵器装备集团自动化研究所转制为企业实施方案的批复》。
批复原则同意兵器装备自动化研究所转制为企业，明确了转制适用政策，需要开展的重点工作和程序，提出了有关要求。
中国兵器装备集团自动化研究所是本次军工科研院所分类改革中批复的第一家转制为企业的单位，标志生产经营类军工科研院所转制工作开始迈入实施阶段。
导航电子地图国家标准出台随着经济飞速发展，城乡道路和基础设施建设日新月异，我们常常需要将导航地图升级，但因没有统一标准，更新后，不同企业提供的不同地图信息反而会给我们带来困惑。
近日，武汉大学李必军教授牵头起草的一项国家标准正式出版发行，未来这一情况将得到改善。
武大测绘遥感信息工程国家重点实验室牵头起草的国家标准GB/T 35646-2017《导航电子地图增量更新基本要求》，由国家标准出版社出版发行，于2018年7月1日起正式实施。
据悉，2013年国家标准委下达国家标准制修订计划（国标委综合[2013]90号），《导航电子地图增量更新基本要求》列入计划，由武汉大学和国家基础地理信息中心等作为主要承担单位编制。
《2018中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》在京发布5月18日，中国卫星导航定位协会在京发布《2018中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，对2017年度我国卫星导航与位置服务产业现状及发展趋势做了全面汇总与解读。
白皮书表明，2017年我国卫星导航与位置服务产业总体产值已达到2550亿元，较2016年增长20.4%。
其中包括与卫星导航技术直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备等在内的产业核心产值占比为35.4%，达到902亿元，北斗对产业核心产值的贡献率已达到80%。
电子地图标准版操作手册.0
电子地图操作手册目录电子地图电子地图，是用来实时接收各网点监控主机上传的报警信息，并结合监控图像上传、网点布防图、电子巡更等技术，实现以直观的地图方式进行远程监控功能。
1电子地图启动电子地图安装在系统上后，就会在桌面生成一个快捷方式，如下图1.1.1-1所示，双击该快捷方式就启动到其登录主界面图1.1.1-1在正常的电脑开机情况下，电脑进入系统后电子地图管理软件会自动启动，进入到它的登录界面。
如下图图1-1输入用户名和密码为“1”和“1”就可以进入电子地图的主界面如下图2。
2、操作界面图2功能说明：1.网点信息：以树状显示添加到电子地图上的所有网点的图标信息。
2.报警信息：显示各网点当前的报警信息，已滚动刷新方式体现3.背景地图：显示当前观看的各区县网点主机的布局地图。
4.网点图标：提供六级图标，包括分行、支行、网点、主机、摄像头和探头。
5.功能区：提供登录/锁定、系统设置、用户管理、电子巡更、流媒体设置、远程对讲、回放下载、音频监听、报警跟踪、退出等功能按钮，具体使用方式请见各功能的详细说明。
3、电子巡更该功能可以实现自动检测各网点监控主机的工作状况，并以文字方式报警。
手动点击【电子巡更】，弹出如下图3界面：图3可以查询所有网点的当前状态，如报警状态、录象状态以及网络状态。
当出现报警时，在【报警状态栏】列将出现报警提示。
自动弹出电子巡更报警信息可在【系统设置】中设置自动弹出电子巡更报警信息。
4、远程对讲功能：1、监控中心主动与自助银行对讲（双向对讲）2、自助银行主动与监控中心对讲（在自助银行按呼叫按钮与监控中心对讲）2、监控中心主动与现金柜台对讲（双向对讲）2、现金柜台主动与监控中心对讲（在DVR上点击双向对讲与监控中心对讲）3、监控中心对下面所有的现金柜台讲话（此功能是单向的，下面的现金柜台说话，监控中心听到，此功能主意是领导向下面讲话或下达通知。
）注：上面说的现金柜台对讲，指的是在现金柜台区也安装了一套和自助银行一样对讲系统。
导航电子数据标准格式
导航电子数据标准格式导航电子数据标准/格式更新时间：2007-12-17 来源：tranbbs作者：佚名目前世界上最主要的导航电子数据标准/格式有以下几种：GDF(v3.0/ 4.0)、KIWI(v1.22)、NavTech(v3.0)。
1．GDF格式GDF（Geographical Data File）是欧洲交通网络表达的空间数据标准，用于描述和传递与路网和道路相关的数据。
它规定了获取数据的方法和如何定义各类特征要素、属性数据和相互关系。
主要用于汽车导航系统，但也可以用在其他交通数据资料库中。
GDF格式已为CEN（Central European Normalization）所认可，并已提交ISO TC204/ WG3，最新版本的GDF 4.0极有可能被ISO采纳，而成为国际标准。
GDF用ASCII码编码，以单个文件的形式存储，可用通常方式压缩。
每个GDF都被分为多个分区，分区包括信息单元和载体单元。
信息单元包含载体单元中具体数据的信息，载体单元由Volume和Album组成，Volume是基本的数据组织单位， Album是Volume的集合。
GDF对要素属性的定义非常全面，仅对Road的定义中就包括了长度单位、道路材质、道路方向、建筑情况、自然障碍物、（高架）路面高度、平均时速、最高限速、最大承重等20多项，同时还定义了各种要素间的关系。
另外，GDF还提供了评价电子地图数据质量及精度的标准和依据，使电子数据生产过程中的质量控制有据可循。
任何公司都可生产GDF格式的数据，GDF标准采用ISO2859质检规范，以保证所有GDF数据的质量精度。
2．KIWI格式KIWI格式是由KIWI-W Consortium制定的标准，它是专门针对汽车导航的电子数据格式，旨在提供一种通用的电子地图数据的存储格式，以满足嵌入式应用快速精确和高效的要求。
该格式是公开的，任何人都可使用。
KIWI-W Consortium成立于2001年7月，致力于制定汽车导航用电子地图物理存储格式（PSF）的行业标准。
GDF导航电子地图标准
要素
界定 开始于 界定 结束于
复杂要素 包含 包含
复杂要素模型
包含 包含于
简单要素
简单要素模型
点要素
线要素
要素的图元建模
要素仅表达地理实体的存在性，不考虑具体的形状和空间位置。 为了在计算机环境中实现对地理实体的图形显示，必须对要素 的具体形状和空间位置建立图元模型。 图元称作基本图形构造块，是简单要素的形状和位置表达。 拓扑型简单要素的图元包括：0维节点、1维边、2维面 非拓扑型简单要素的图元包括：点、多义线、多边形
以上现象与我们东方文化和社会环境有着明显的区别。所以， 我们在利用GDF标准建立符合中国国情的导航地图数据模型 时，以及我们将来生产制作欧美地区的地图时都要引起注意。 避免出现张冠李戴的错误。
高速公路的紧急通道 紧急通道的出入口 高速公路的SOS站
市内道路的自行车专用左转线 市内道路的隧道内环岛 市内街道的门址指示路牌
学习GDF标准的意义
GDF标准是世界上迄今最好的导航电子地图数据模型。它全面 的、深刻的反映了汽车驾驶活动对道路交通的导航需求。
学习GDF标准，将使我们掌握导航电子地图的基本理论，感受 这个理论在欧美地区的生动实践，以及近年来在我国的实践活 动。从而，为我们今后在更广阔的领域（人行导航、LBS服务、 汽车信息服务、安全辅助驾驶等等）设计创新型的导航电子地 图打下扎实的理论基础。
与边界相交的节点
与河流相交的节点
点要素
线要素
0维的节点
1维的边
要素图元的数据模型图
要素的几何类型用于表达道路网的实在性，要素的图元模型用于表达道 路网的具体形状和空间位置。
简单要素
拓扑点要 素
导航电子地图数据格式概论
导航电子地图数据格式概论导航电子地图数据格式简介简述电子地图数据格式，有交换格式与物理格式之分。
所谓交换格式，常常是ACLL码的，数据冗余量大，其目的是为了充分的记录信息，传递给使用方。
简言之，交换格式的文件，常常是给人看的，让人很容易能看明白它。
例如，MapInfo的MIF格式，就是典型的交换格式。
而物理格式，常常是二进制的，紧凑高效，彼此之间的关系常常通过地址来偏移，其目的是为了给计算机使用的，追求的目标是小、快。
例如，MapInfo的MAP格式，就是典型的物理格式。
导航电子地图格式分为母库格式、交换格式和存储格式三个层次，格式对导航功能的实现非常重要。
母库格式：是导航数据编辑、存储直接进行的格式，主要是方便于编辑和保存，如TAB格式。
交换格式：是可以转换到各个应用导航数据的格式，一般都是公开格式，以方便进行转换应用，如GDF格式存储格式：本意是指数据在计算机里存储的格式，但是存储格式在导航一般是指导航应用格式，如KIWI格式。
MIF格式MIF文件是MapInfo通用数据交换格式，这种格式是ASCⅡ码，可以编辑，容易生成，且可以工作在MapInfo支持的所有平台上。
它将MapInfo数据保存在两个文件中：图形数据保存在.MIF文件中，而文本（属性）数据保存在.MID文件中。
其中，.MIF文件有两个区域：文件头区域和数据节，文件头中保存了如何创建MapInfo表的信息，数据节中则是所有图形对象的定义。
故MIF应是保存图形的一种文件格式MIF是Mapinfo用来向外交换数据的一种中间交换文件。
当用户在Mapinfo中将一张Mapinfo地图表以MIF格式转出来MIF文件中后，Mapinfo会同时在用户指定的保存目录下生成两个文件（.mif，.mid）。
其中.mif文件保存了该Mapinfo表的表结构及表中所有空间对象的空间信息（如：每个点对象的符号样式、点位坐标；每个线对象的线样式、节点数据、节点坐标；区域对象的填充模式、每个区域包含的子区域个数及每个区域的节点数、节点数等）。
移动导航电子地图(ppt)
导航电子地图生产
• 导航电子地图生产企业
导航电子地图的生产属于是资本密集型和劳动密集型的产业。 我国现有4家规模化生产导航电子地图的企业，其主要特征是： 生产线员工在千人以上； 资金投入在亿元以上； 拥有自主知识产权的地图生产和管理平台； 拥有完善的外业采集、内业编辑、质量控制和客户定制流程； 已经完成了全国导航地图数据资源的整合和储备； 进入了以数据更新为主要业务的阶段和开发导航新技术的阶段。
接收轨道参数
接收机
输出( B,L,H)
导航仪
地图投影
取地图数据
地图卡
信息化的道路实体和交通实体
• 什么是导航电子地图
➢导航电子地图是满足人们驾车出行需要的专题地图 ➢导航电子地图是以卫星导航系统、嵌入式移动电子设备和计算 机网络为物质基础的数字地图 ➢导航电子地图的核心内容是道路实体和交通实体信息 ➢导航电子地图的重要内容是与道路相关的POI兴趣点信息 ➢导航电子地图隐藏有大量的非显示的道路交通属性信息 ➢导航电子地图以易于人们操作和便于移动存储的结构进行组织 ➢导航电子地图追求更强的现势性，其使用价值取决于更新速度 ➢导航电子地图还可以扩展成行人导航、LBS位置服务、移动物联 网、Telematics汽车信息服务等新领域的应用地图
卫星导航系统和嵌入式电子设备是导航电子地图生产和应用的 物质基础。
所以，我们学习、生产和应用导航电子地图，必须了解这两大 电子技术的知识，并且学会如何利用它们的最新技术成果，提 升和扩展导航电子地图的技术与应用。
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拓扑线要 素
表达层模型 - 0 图元模型
表达 被表达
结点
非孤立结 点
表达 被表达
界定 开始于 边
界定 结束于
要素表达方式的实际案例：
复杂要素
简单要素 图元存储在*.map文件中
拓扑
属性
地理实体的各种物理特性被模型化成要素的属性。
GDF针对所有要素总共定义了500余种属性。其中有关道路的 属性就多达100多种。典型的属性种类包括：
与边界相交的节点
与河流相交的节点
点要素
线要素
0维的节点
1维的边
要素图元的数据模型图
要素的几何类型用于表达道路网的实在性，要素的图元模型用于表达道 路网的具体形状和空间位置。
简单要素
拓扑点要 素
表达 被表达
结点
非孤立结 点
拓扑线要 素
简单要素模型
表达 被表达
界定 开始于 边
界定 结束于
图元模型
要素的拓扑建模
以上现象与我们东方文化和社会环境有着明显的区别。所以， 我们在利用GDF标准建立符合中国国情的导航地图数据模型 时，以及我们将来生产制作欧美地区的地图时都要引起注意。 避免出现张冠李戴的错误。
高速公路的紧急通道 紧急通道的出入口 高速公路的SOS站
市内道路的自行车专用左转线 市内道路的隧道内环岛 市内街道的门址指示路牌
２
Aggregated Way
４１７０ 复杂
２
Interchange
４１８０ 复杂
２
Roundabout
４１９０ 复杂
２
道路与车渡主题的数据模型
包含 属于 包含 属于 包含 属于
包含 属于 包含 属于
路段 （ID）
聚合路 （ID）
开始于 结束于
界定 界定
2-层
1-层
交叉口 （ID）
界定 界定
开始于 结束于
2）欧美人习惯于利用道路沿途的里程牌估算行程，所以GDF建立了对应 的链参考要素模型。
3）欧美人注重旅途中的风景区、湿地等信息的了解和观赏，所以GDF建 立了门类丰富的背景模型。
4）欧美人除了利用门址系统，还广泛的使用行政区、邮编区、消防区、 选举区等命名区域对地理位置定址。所以GDF建立了复杂的命名区域主题 要素。
界定 被界定
要素的四种表达方式
仅仅把地理实体模型化为简单的要素概念还不够。要素概念仅 反映了地理实体的物理特性，如道路、水系等等。并没有反映 出地理实体的具体形状、空间位置、相邻实体之间可能存在的 拓扑关系等。另外也没有对复杂的地理实体做进一步的概括。
只有对要素概念做更细致的建模，才能满足地理实体在计算机 环境中的地图显示和道路计算等数据处理的需要。
LBS 位 置 服 务 地 图
ADAS 先 进 驾 驶 辅助系统地图
车载导航数据物理存储格式： KIWI SDAL Car IN 西门子AF TRAVELPILOT
GDF标准的层次结构
交换文件 物理结构
逻辑结构 数据模型
GDF标准的实质
不但需要详细描述构成道路网本身的各类要素（如行车路线、 道路交叉口、立交桥等），还需要以道路网为框架描述与交通 行为相关的各类空间要素（如车站、交通信号灯、各类单位及 商业服务点等）。
构造物 主题
链参考要 素主题
用户自定 义主题
道路与车 渡主题
服务主题
要素
通用要 素主题
铁路主题
行政区 划主题
命名区 域主题
公共交 通主题
土地利用与 覆盖主题
水系主题
要素主题的划分原则汽车导航有密切的关系，我们可以这样 理解13个要素主题：
道路与车渡主题
— 规划最短路径的需求
服务主题
行政区划主题
— 检索目的地的需求
命名区域主题
公共交通主题
— 公交换乘的需求
土地利用与覆盖主题
— 显示背景的需求
水系主题，铁路主题
道路附属设施主题，构造物主题
— 道路引导的需求
链参考要素主题
通用要素主题
— 特殊应用的需求
用户自定义主题
— 扩展应用的需求
要素主题的划分与欧美人的驾车习惯和社会人文环境有着密 切的关系。例如：
1）欧美的城市布局采用完善的门址系统，因而大大降低了POI的作用。 所以GDF不使用复杂的POI，而是使用简单的服务要素。
界定 开始于 界定 结束于
复杂要素 包含 包含
要素
包含 包含
简单要素
拓扑点要 素
界定 开始于 界定 结束于
拓扑线要 素
表达 被表达
结点
非孤立结 点
表达 被表达
界定 开始于 边
界定 结束于
要素的表达层次模型
要素被分配到不同的表达层次，这是在计算机环境中有效组织 导航数据的方法。
Level - 2 地理实体的综合表达
GDF在导航地理数据体系中的位置和周边标准
地理数据资料： 地形图 专题图 航片 卫片
社会生活和行业 资料
导航地理数据交换格式： DRM导航地理数据
GDF导航地理数据
其它的国家/行业标准：
导航电子地图数 据分类与编码
卫星导航电子地 图元数据
车载导航电子地 图数据质量规范
导航电子地图图 形符号
ITS地理数据库
不但要描述道路网及相关空间要素的地理位置及形状，还要表 达它们的空间关系及其在交通网络中的交通关系。
• 什么是GDF？
• GDF数据模型
• GDF逻辑结构 • GDF推荐的交换文件格式 • GDF标准的应用情况
GDF数据模型
GDF数据模型
现实世界的地理对象 要素 地理对象的特征 要素的属性 地理对象之间的联系 要素之间的关系
并非所有的简单要素都需要有对应的复杂要素。
要素
界定 开始于 界定 结束于
复杂要素 包含 包含
复杂要素模型
包含 包含于
简单要素
简单要素模型
点要素
线要素
要素的图元建模
要素仅表达地理实体的存在性，不考虑具体的形状和空间位置。 为了在计算机环境中实现对地理实体的图形显示，必须对要素 的具体形状和空间位置建立图元模型。 图元称作基本图形构造块，是简单要素的形状和位置表达。 拓扑型简单要素的图元包括：0维节点、1维边、2维面 非拓扑型简单要素的图元包括：点、多义线、多边形
Level - 1 地理实体的功能表达
点要素
Level - 0 地理实体的图形表达
节点 点
复杂要素
线要素
边 多义线
面要素
面 多边形
要素四种表达方式的统一模型图
界定 开始于 界定 结束于
表达层模型 - 2 复杂要素
包含 包含
要素
几何类型模型
包含 包含
简单要素
表达层模型 - 1
拓扑模型
拓扑点要 素
界定 开始于 界定 结束于
要素的几何类型分为：
简单要素 —— 点要素、线要素、面要素
复杂要素 —— 简单要素和/或其它复杂要素的组合
点要素
线要素
复杂要素
复杂要素
道路实体简单要素复杂要素的渐次模型化过程
道路实体 简单要素
复杂要素
要素几何类型的数据模型图
简单要素用于表达道路结构的细节，复杂要素是对道路结构细节部分 的概括性表达。例如一个平交十字路口被概括为一个复杂要素，这个 复杂要素就包括了4个点要素和4个线要素。
主题要素和每个主题下的要素种类代表了现实世界的客体，例 如道路、路口、交通设施、POI、行政区划、水系、铁路、土 地利用等等。由于GDF是面向汽车导航应用的，所以对地理对 象的要素划分与定义着重于道路交通实体和与之密切相关的地 点、服务、道路附属设施等实体。
GDF要素被分划为13个要素主题
道路附属 设施主题
４１３５ 简单
１
地址区域边界元素
Address area Boundary ４１６５ 简单
１
Element
地址区域
Address Area
４１６０ 简单
１
路段 交叉口 车渡口 聚合路 汇交路口 环岛
Road Segment
４１４０ 复杂
２
Intersection
４１４５ 复杂
２
Ferry
４１５０ 复杂
学习GDF标准的意义
GDF标准是世界上迄今最好的导航电子地图数据模型。它全面 的、深刻的反映了汽车驾驶活动对道路交通的导航需求。
学习GDF标准，将使我们掌握导航电子地图的基本理论，感受 这个理论在欧美地区的生动实践，以及近年来在我国的实践活 动。从而，为我们今后在更广阔的领域（人行导航、LBS服务、 汽车信息服务、安全辅助驾驶等等）设计创新型的导航电子地 图打下扎实的理论基础。
之后，在十年的推广应用过程中，历经 GDF1.0、2.0、2.1、2.2、 3.0、4.0等版本的演变，2003年成为ISO14825国际标准。
我国于2000年启动导航电子地图的标准化工作。经过5年的努 力，在GDF3.0和4.0的基础上，融合我国道路交通的具体情况， 在2005年颁布了国家标准 GB/T 19711-2005《导航地理数据模 型和交换格式》。
渡口 （ID）
环岛 （ID）
汇交路口 （ID）
包含 属于
道路元素 （ID）
属于
包含
开始于 界定
结束于 包含
界定 属于
封闭交通区 域
（ID）
连接点 （ID）
位于…边界上 被…界定
属于 属于
包含 包含
界定 界定
开始于 结束于
界定 开始于
界定 终止于
地址区域 （ID）
渡口联络线 （ID）
地址区域边 界元素 （ID）