基于GIS室内定位和导航的电子地图设计与应用

睡得 发布于 2014/12/22 13:56
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                       基于GIS室内定位和导航的电子地图设计与应用

    上海为卓信息科技专业实现室内外GIS应用的设计研究,意在解决设计室内大型场馆的定位导航电子地图是为了改变传统室外定位导航模式,方便快捷地为地图使用者提供定位和导航路径信息。引入了室内GIS矢量电子地图模型的概念和设计方法,结合网格采集图层、地理数据库、网络数据集等技术,实现了在大型场馆的定位导航功能,对同类室内定位和导航电子地图的设计与实现具有一定参考价值

     进入新世纪以来,随着互联网的不断普及,地图已经从纸上走进了互联网和个人电脑甚至移动设备里面。如今,人们可以很容易地在电子地图里面搜索感兴趣的地点、行车线路和公交线路等,大大方便了地图使用者,电子地图已经成为越来越多的人们的一个常用工具。 现有的电子地图可表示的范围大者如亚洲或者中国平面图,小者如学校平面图或一个社区的平面图, 表示的都是室外区域,尤其对于定位导航应用,电子地图与GPS定位技术广泛结合,为人们的日常出行提供了极大的方便。但是, 随着物联网行业的发展,物联网感知定位技术也逐渐由宏观向微观演进,定位导航技术越来越向小型化发展,随着十万平米以上的大型建筑如雨后春笋般的出现,基于大型场馆的室内定位与导航显得越来越重要 

      利用电子地图的特性,结合室内定位与导航技术,设计了一种新的用于室内定位导航的电子地图。 在进行室内定位导航电子地图的开发时,系统是在AutoCAD开发的基础上, 采用GIS的二次开发方式,能够在电子地图上显示定位导航终端的位置,对某一指定的方位,可以在电子地图上显示导航路径, 该电子地图操作方便简单、显示直观清晰,符合室内定位导航的功能需求。

1 室内定位导航地图模型 

室内定位导航地图模型的应用

    室内场景模拟 快速调度数据、 绘制虚拟场景是室内场景模拟的关键问题。将整个室内空间中的房间、走廊、门窗等建立合适的关联,这便可以有效缩短数据查询调度的时间。于是用代表门窗的线将室内的房间和过道连接起来,建立起单个楼层上的门窗与房间、室内物体与房间的拓扑关系,实现对空间的剖分,从而提高查询效率,加快浏览速度 

电子地图加载速度快慢覆盖范围小大地图雷同度低高定位媒介WifiGPS定位精度高低发展时间刚起步20多年导航路径规划 移动终端规划 远程服务器规划 

2 定位导航电子地图设计的基本流 程及创新点 

   电子地图设计到应用的基本流程 本地图的应用场景为10万平米以上的室内大型场馆,以上海来福士大楼为例,结合GIS软件,对室内定位导航地图进行专门制作。

2.1电子地图设计阶段创新的关键技术

2.2 地理数据库 地理数据库的开放式结构将空间数据及其对应的属性数据统一存放在数据库管理系统DBMS中  。

     由于手持终端其本身硬件的限制,其存储空间不可能与电脑相比,当前大部分电子地图设计都是采用B/S架构, 把大量的地理数据库信息放到本地服务器上,通过远程调用服务来实现对地理数据库信息的存取,但是过分依赖无线网络会限制数据加载的速度。本系统开发的地图是基于大型场馆的室内定位与导航地图,手持终端存储空间足以存储大型场馆地理数据库信息,因此,可以在手持终端直接保存地理数据库信息,不必再从服务器端下载,而是直接调用缓存中的数据,这样可以大大加快数据显示和加载的速度,而且就算中断网络连接也不会影响手持终端的操作

3、定位导航电子地图应用

3.1终端数据采集阶段

数据采集是实现定位技术的前提条件,之前添

加了网格要素图层就是为实现定位技术所做的准备。终端会加载本地缓存数据,把数据采集地图加载到手持终端,实现采集无线信号(wifi)。

加载地图完毕后,在手持终端点击所要采集的网格要素点,此时,手持终端会搜集周围的无线信号(wifi)并与该网格属性信息进行绑定。当采集完毕后,在手持终端的数据库中会存储每个终端所对应的无线信号的信息,并把该网格的颜色置换成深色,

表示该网格已经采集完毕,此网格信息就是实时定位时所用到的比对数据,如图4所示(浅色网格为未采集网格,深色网格为已采集网格)。3.2

3.2终端定位应用

数据采集阶段完毕后,可以进入到定位功能界面,开始进行终端定位。

在定位时,手持终端实时接收周围的无线信息,并且结合定位算法与采集阶段所采得的指纹数据进行对比,得到最匹配网格,通过读取该网格的属性信息得到未知位置的信号采集终端的坐标信息,此时定位电子地图的作用就是把终端当前位置准确及时地显示在我们的电子地图上,并且能实现电子地图的放大、

缩小、移动等操作。下图5展示了在手持终端的定位及对地图的操作。3.3

3.3终端导航应用

终端载入本地缓存数据后,可以直接进入导航功能界面进行导航。因为上海来福士大楼所有导航路径信息已经规划在电子地图上,当加入缓存地图后,可以在终端直接调用所需路径信息

是终端定位的坐标,目的地位置是某个房间区域号。导航时,只需输入目的地的区域号便可以导航,程序会找到这两个点的所有相关线段,逐一排查,找到距离最短的一条线段,然后输出,并且能实现电子地图的放大、缩小、移动等操作。下图6展示了一幅具有导航路径信息的电子地图

     根据大型场馆的室内定位导航的需求,引 入了室内GIS矢量电子地图模型的概念和设计方法。室内GIS矢量电子地图的开发充分利用了GIS软件,结合地理数据库、网络数据集等技术,实现了在上海来福士大楼的定位导航功能,该定位导航电子地图在上海来福士大楼的成功应用,对同类室内定位和导航电子地图的设计与实现具有一定的参考价值。 该电子地图虽然在定位导航上取得了较好的显示效果,形成了一定范围内的实际可操作性和实用性。

 

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有远见,相信不久的将来,室内GIS将会得到很大的发展和进步,上海为卓信息科技
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