导航电子地图格式

车载导航产品的数字地图格式

张小京

(中国全球定位系统技术应用协会)

摘要：本文扼要介绍了和车载导航产品有关的数字地图格式以及它们的作用，其中包括地图交換格式GDF4.0，介质存储格式Kiwi 和SDAL。同时介绍了我国采用数字地图格式的现状和标准制定意见。

关键词：车载导航产品；数字地图格式

1. 背景

近几年，在国家产业化政策的支持下，我国卫星导航应用产业化进程逐渐加快，卫星导航技术被越来越多的领域认知并开始应用，涌现出众多卫星导航应用产品。其中，内置数字地图的车载导航仪格外引人瞩目。

据最新的权威机构商业情报联盟公司2002年（2002年 Allied Business Intelligence Inc. study）统计测算，全球车载导航产品在卫星导航产品总产值中所占的比重，5年来一直都在30%以上，始终位于各领域应用产品的榜首。2001年年产值为41亿美元，约占卫星导航产品总产值的35%左右，在卫星导航产业十大应用领域中所占份额最大，并且远远超过其他领域。，

有资料显示，2001年我国的汽车导航产品年产值为仅为0.1亿人民币，约占我国卫星导航产品总产值8.9亿元的1.2 %左右。因此，我国车载导航仪产业刚刚处于起步阶段。

2000年一汽集团红旗“世纪星”轿车率先安装了国产自主导航仪，开创了我国轿车前装卫星导航仪的先河。2002年，天津丰田汽车有限公司生产的“微驰”轿车安装了经汉化的日本导航产品，开始在中国市场销售。2003年5月，新科电子和合众思壮联合推出VM-680TV车载DVD.GPS导航仪，准备进入轿车市场。2003年初，我国家电生产龙头企业海尔集团向世人宣布，将进军车载卫星导航产业。在今年4月的上海汽车展上，国内有近10家企业展出了样机。据了解，我国还有更多的企业正在抓紧研发自己的车载导航产品。

为配合我国车载自主导航产业的发展，借鉴国外同类产品的发展经验，现将国际上和车载自主导航产品相关的数字地图格式简介如下。

2. 车载导航产品生产过程中的两类重要格式标准

在车载导航产品的生产过程中涉及到许多标准，目前国际上流行的和数字地图有关的格式标准主要有两类，一类是导航数字地图的交换格式，另一类是导航数字地图的物理存储格式。

下图表明了在数字地图生产过程中两类标准所起的作用。

其它 信息源

汽车导航仪

导航数据交換格式

(1) 导航数据的交換格式 导航数据交換格式主要在数字地图生产和提供过程中使用。如上图所示，它一般作为导航数据库的输入界面和输出界面。输入界面面向各类数据源，输出界面面向各类用户。其作用主要体现在如下两个方面：

作为各个导航数据生产企业之间提供数据的标准；

作为数字地图生产企业和导航产品生产企业之间的界面。导航产品生产企业可以在此

基础上开发自己的产品。

导航数据交換格式在各个数据生产商、各种数据格式之间提供了一个公共界面，供方只需将自己的数据转换成该格式，需方只需利用该格式读取数据，就可实现导航数据共享，在各类用户之间搭起了一座桥梁。

设计导航数据交換格式主要考虑如下因素：

完整性。保持导航数据描述的完整性，不能丢失和导航应用有关的任何数据； 公开性。面对所有用户，便于实现数据共享；

简明性。虽然要求交换格式能够描述丰富的道路交通信息，但最终格式应该简单明

了，易懂易读；

灵活性。能够满足不同导航用户的需要。

连续性。由于是公众使用的共享界面，因此要保持相对的稳定性。在格式扩展时要保

持向下兼容。

(2) 导航数字地图的物理存储格式

导航数据物理存储格式是在存储介质（如VCD、DVD、HDD、Flash 等）上存储导航数据使用的格式。导航设备经由驱动设备、解码器从存储介质上读取导航数据，供导航软件处理和使用。

物理存储格式的数据可以利用格式转换软件从交换格式的数据转换获得，也可以从数据库中的数据直接转换获得。通常，生产导航数据和制作存储介质为同一个企业时，可以从数据库直接转换；如果不是一个企业，一般由生产导航数据的企业向制作存储介质（例如光盘）的企业提供交换格式的数据，然后转换成物理存储格式的数据制作成存储介质。

物理存储格式在整个导航软件系统中扮演着承上启下的角色，对数字地图的生产工艺和导航产品的功能性能有巨大的影响力，牵一发而动全身。它的水平高低直接影响导航产品的功能、性能和质量。因此，物理存储格式是导航产品中最重要的关键技术之一。

设计物理存储格式考虑的因素和数据交换格式有很大不同，主要考虑如下几个因素： 数据组织要充分考虑导航产品各项功能实现的方便性；

提高各项功能实现的综合效率；

考虑承载和使用导航数据的物理环境；

注意数据压缩，在有限的空间内尽可能多的存储导航数据；；

保证数据安全；

留有格式扩展的结构，以便使产品多样化。

3. 国际上主要的两类格式标准

目前，国际上流行的导航数字地图交換格式以GDF4.0为代表。导航数字地图的物理存储格式以日本的Kiwi 格式和美国NAVTECH 公司的SDAL格式为代表。本文只介绍这三个格式的简况，它们的主要内容将分别撰文另行介绍。

(1) GDF4.0

ISO GDF4.0 (英文Geographic Data Files - Version4.0的缩写) 导航导航数据交換格式。

ISO GDF4.0是国际标准化组织（ISO）204技术委员会（TC204）的第三工作组（WG3）针对智能交通领域（Intelligent Transportation Systems ，ITS）地图数据库建设与数据交换而开发的标准。是在欧洲工业标准CEN-GDF（CEN TC278）的基础上发展而来的。GDF的第一个版本GDF1.0 于 1988年10月发布，当时主要应用于欧洲的与交通导航有关的工程中，如“欧洲数字化地图”等。1994年11月发布了GDF2.2并将其提交给欧洲标准化委员会。经过审议修改，于1995年10月发布了GDF3.0，将其正式作为欧洲标准。GDF4.0于2001年02月发布，它是在ISO/TC204/WG3的框架下，以GDF3.0为基础，综合了美国、日本等国家的相关标准，汇总了各成员国提出的各类需求后得到的成果，准备作为国际标准公布。目前GDF4.0已经进入最终草案审议阶段，并已由ISO的中心委员会审阅后提出了修改意见，这些修改意见中的90%已由GDF工作组长于7月底前处理完毕，ISO的中心委员会将于8月份作最后投票，估计今年年底前即可正式发布。

在此之前，虽然有许多类型的数据交换格式，但都不是专门为交通导航数据设计的，都无法完整描述导航数据。GDF4.0全面系统地描述了用于导航的道路交通数据概念模型、逻辑模型和存储模型，有很强的实用性、适用性和灵活性，是目前全球ITS及相关产业所公认的导航数据交换格式标准。

根据我们对GDF4.0的了解，感到其中还存在一些问题。对此，我们和制定GDF4.0的有关专家交换过意见，他们也承认，由于时间较短，GDF4.0在实践中还未全面采用过，很多细节来不及推敲，确实存在一些疏漏。目前正在进行GDF的扩展版本X-GDF的制定工作，同时希望中国同行参与这项工作。据说，在新版本中这些问题将得到很好的解决。但GDF扩展版本何时问世，目前还没有时间表。