【正文】 中英文資料 中文 3656 字 出處： International archives of photogrammetry remote sensing and spatial information sciences, 2020, 34(3/W8): 131138 使用 GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)和激光掃描技術(shù)為汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取路標(biāo) C Brenner, B Elias 摘要 現(xiàn)在的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)以地圖，圖形，以及聲音的形式提供給用戶(hù)行駛中的信息，然而他們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能支持基于道路標(biāo)記的導(dǎo)航，而這也是對(duì)我們來(lái)說(shuō)更簡(jiǎn)單的導(dǎo)航理念，并且這也在不久要實(shí)現(xiàn)的個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)中占據(jù)重要的位置。為了提供這樣的一種導(dǎo)航，第一步就要識(shí)別恰當(dāng)?shù)牡缆窐?biāo)記 —— 乍一看似乎很簡(jiǎn)單，但是如果考慮到要把覆蓋了歐洲、北美、日本大部分地區(qū)的信息傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)的挑戰(zhàn)，我們就有理由自命不凡了。在這里，我們將講解從已存在的 GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取道路標(biāo)記的方法。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)庫(kù)大多數(shù)沒(méi)有包含建筑 物的高度和視圖信息，我們將展示這些信息怎樣從激光掃描數(shù)據(jù)中分離出來(lái)。 1 簡(jiǎn)介 1995 年在上層階級(jí)的汽車(chē)?yán)锲?chē)導(dǎo)航系統(tǒng)就已經(jīng)出現(xiàn)了，而且現(xiàn)在幾乎可以在任何樣式的汽車(chē)中找到導(dǎo)航系統(tǒng)。他們是相對(duì)復(fù)雜和成熟的系統(tǒng)可以以數(shù)字地圖，行駛方向圖形，以及行駛中的聲音信息提供路線導(dǎo)航?；厮?1980 年汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始興起的時(shí)候，一些大的問(wèn)題都得到了解決：例如絕對(duì)位置，適合導(dǎo)航的大量地圖的提供，快速算路以及可靠的路線導(dǎo)航。 然而，傳送這些信息的原始概念并沒(méi)有得到較大的改善。聲音的導(dǎo)航仍然用相對(duì)小的提示：（例如 現(xiàn)在向右轉(zhuǎn)），這 只涉及到了道路分布的屬性。這不是最理想的，因?yàn)?1）路線分布的特征在較大距離的時(shí)候是不可見(jiàn)的，這是因?yàn)樗緳C(jī)受局限的位置以及視角， 2）人們最習(xí)慣的導(dǎo)航方式是通過(guò)道路標(biāo)記，也就是沿路中一系列的可識(shí)別可記憶的的圖像的提供。很明顯，作為道路標(biāo)記的建筑物 的提示與聲音提示結(jié)合起來(lái)，將是導(dǎo)航發(fā)展中更人性化的一個(gè)方向，就像我們下邊討論的那樣，這將很好的集成到今天的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)中去因?yàn)椴灰馕吨鴮?duì)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大的改動(dòng)。所以，主要的問(wèn)題在于識(shí)別合適的道路標(biāo)記以及估計(jì)他們對(duì)于導(dǎo)航提示的可用性。這里，我們將解釋已存的數(shù)據(jù)庫(kù)怎樣開(kāi) 發(fā)以解決第一中英文資料 個(gè)問(wèn)題，而激光瀏覽數(shù)據(jù)庫(kù)將解決后一個(gè)。 2 使用激光掃描數(shù)據(jù)集的可見(jiàn)性分析 可見(jiàn)性分析 如果我們以來(lái)自激光掃描的 DSM上直觀的可見(jiàn)性作為分析的基礎(chǔ)，我們會(huì)做的更好。我們將不會(huì)獲得像當(dāng)初估計(jì)的那樣使建筑物從任何的地點(diǎn)都被清晰地看見(jiàn)。 我們依照下列各項(xiàng)的方式，對(duì)于任何的觀察點(diǎn)的位置和觀看方向定義給予的水平線和垂直的一個(gè)虛擬的照相機(jī)的外部方位看角。 這個(gè)虛擬的照相機(jī)表示為駕駛者的視野。高度起源于 DSM本身 ,然而看角從 GDF 數(shù)據(jù)組中對(duì)應(yīng)的街道的固定方位被獲得。 虛擬圖像的平面然后被光柵過(guò)濾 , 每 個(gè)圖素定義物體空間的一道光線。所有的光線在物體空間中被追蹤并且用 DSM 決定交集。對(duì)于每次擊中，對(duì)應(yīng)的物體數(shù)據(jù)被試映圖的虛擬圖像查詢(xún)獲得。雖然這個(gè)方法與 光線追蹤 類(lèi)似并用在計(jì)算機(jī)圖形方面和平時(shí)假設(shè)計(jì)算中，但是自從我們只在光線的第一個(gè)擊中方面感興趣之后，它實(shí)際上相當(dāng)速，而且 DSM只是 D,虛擬圖像的飛機(jī)以此下去可能從底部到頂端被有效率地計(jì)算 ,向逐漸增加的物體空間進(jìn)軍。 追蹤可見(jiàn)性 在最后的一個(gè)區(qū)段中，單一視野被計(jì)算。 然而 ,道路標(biāo)記被一個(gè)路線排定指令選擇，而且一定在整個(gè)調(diào)遣期間是看得見(jiàn)的 。這可能沿著對(duì)應(yīng)的調(diào)遣定義的軌道追蹤物體的可見(jiàn)性。對(duì)于我們的第一次實(shí)驗(yàn)，我們使用只有一個(gè)自然的附近區(qū)域作為可見(jiàn) , 即被虛擬圖像上的飛機(jī)的對(duì)應(yīng)物體覆蓋的區(qū)域。 圖 1 顯示了一個(gè)例子。 我們假設(shè)白色的多角形是我們駕駛者使用的軌道。然后問(wèn)題是如果以其他的方法識(shí)別它是一個(gè)道路標(biāo)記的城鎮(zhèn)大廳 ,是一個(gè)可以被道路標(biāo)記唯一表示的適當(dāng)物體。對(duì)這一次的結(jié)論，我們的運(yùn)算法則是追蹤整個(gè)的軌道 ,以等距離隔開(kāi)的位置和在軌道旁邊的固定方位產(chǎn)生罰款者眼中虛擬的視野。對(duì)于每個(gè)如此的視野，虛擬圖像中的飛機(jī)上的每個(gè)物體覆蓋的區(qū)域被決定。 圖 2 顯示沿著圖 1 的軌道所有的那些區(qū)域的一種情況。當(dāng)物體出現(xiàn)的時(shí)候 , 能產(chǎn)生典型的有遮掩的曲線 , 變化比較大和最后消失的就如被途徑人所觀察。 在這種特別的情形中，當(dāng)位置是城鎮(zhèn)門(mén)廳之前并留下狹窄的街道和進(jìn)入廣場(chǎng)的時(shí)候，或視野弄寬的時(shí)候，許多物體在附近看變成規(guī)格為 65 號(hào)。 中英文資料 為了確定城鎮(zhèn)大廳是否為一個(gè)適當(dāng)?shù)奈矬w , 從圖 2上的對(duì)應(yīng)的曲線看，從規(guī)格 65到 115號(hào)是最大的 ,也就是城鎮(zhèn)大廳是駕駛者視野中最大的物體。而且，曲線比從規(guī)格 13號(hào)開(kāi)始的更大 ,這意味城鎮(zhèn)大廳是一少部分 –– 大約在進(jìn)入廣場(chǎng)的之前 100 公尺處被看見(jiàn) ( 可能是 決定點(diǎn) ) 因此，在這種情況下我們既能查出顯示比較大的物體，也能在駕駛者的視野中將他最早顯示出來(lái)。 圖 1 俯視圖上的軌跡線 圖 2：基于框架數(shù)字的可見(jiàn)性劃分 3 數(shù)據(jù)地圖 汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)使用的地圖不僅包含幾何學(xué)和道路網(wǎng)絡(luò)的連接性而且包含了大量的關(guān)于物體，屬性和關(guān)系的附加信息。一個(gè)好的觀點(diǎn)能夠從歐洲的標(biāo)準(zhǔn)ＧＤＦ獲得，舉例來(lái)說(shuō)，（１９９５年３月的地理數(shù)據(jù)文件），其中包括了博物館，戲院，文化中心和市政廳等的信息。 地圖數(shù)據(jù)是被諸如電子地圖的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)廠商獲得并通過(guò)交換的方式提供給汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)生產(chǎn)商的（例如 ＧＤＦ）。在那里，它被轉(zhuǎn)換到最后在地圖激光中英文資料 唱碟或數(shù)字化視頻光上被發(fā)現(xiàn)的專(zhuān)有格式。數(shù)據(jù)必須從一種描述形式轉(zhuǎn)換成被汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)支援的另一種被特殊化的形式，這轉(zhuǎn)變是高度非凡的。時(shí)常，結(jié)構(gòu)和價(jià)值被這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程預(yù)先計(jì)算了，目的是為了要減輕航行系統(tǒng)的在線資源 , 例如帶寬和ＣＰＵ時(shí)間。 這個(gè)模塊的其中一部分也是為每個(gè)十字路口產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)陣式，目的是描述所有的可能轉(zhuǎn)向的組合。在汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)中使用了眾所周知的箭頭符號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)，這就需要所有道路的十字路口的交匯情況將被存儲(chǔ)。 在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，對(duì)于帶有路標(biāo)的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的附加信息 會(huì)被完整化。在本文中，概括說(shuō)明了是怎樣通過(guò)ＧＤＦ與地圖數(shù)據(jù)和激光掃描數(shù)據(jù)結(jié)合來(lái)確定道路幾何圖形的適合的路標(biāo)，重要的一點(diǎn)是那些附加的數(shù)據(jù)信息僅僅在這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中被使用。在那之后，僅僅是基于路標(biāo)的行使指示還存在，這些是行使指示可能在一種非常緊湊的形式下被編碼，并且要與每一個(gè)十字路口各自的已被存儲(chǔ)在專(zhuān)有地圖格式的數(shù)據(jù)信息相協(xié)調(diào)。因此，路標(biāo)技術(shù)的整合沒(méi)有在現(xiàn)在的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)中造成障礙，這些主要問(wèn)題是來(lái)自那些用自動(dòng)或半自動(dòng)方法的指令中的。 4 激光掃描和城市模型 在二十世紀(jì)九十年代，靠空氣傳播的激光掃描作為獲得表面的 模型的新方法變得可用。隨后，掃描系統(tǒng)提高了并且指引全球范圍也因?yàn)樽銐虻木茸兊每尚?。今天，靠空氣傳播的激光掃描是一?xiàng)成熟的技術(shù)為大多數(shù)公司提供系統(tǒng)和服務(wù)。掃描很大的區(qū)域是可能的，例如整個(gè)荷蘭已經(jīng)被掃描過(guò)了，德國(guó)的 BadenW168。urttemberg 州也正在進(jìn)行掃描，他們中每一個(gè)的面積都超過(guò)了 30 平方千米。天線激光掃描機(jī)直接地生產(chǎn)地球的表面密集的點(diǎn)云 (Baltsavias et al。 ,1999). 他們對(duì)獲得密集的都市區(qū)域的數(shù)傳表面模型 (DSMs) 是特別地適當(dāng)?shù)?, 如同他們保存跳躍邊緣一樣相當(dāng)好。 大 多數(shù)的系統(tǒng)能夠測(cè)量不只有高度 , 也有反射系 數(shù) , 和首先 ,最后的或多樣的回行脈沖 ,他們?cè)试S分開(kāi)樹(shù)形天篷和地面。 (Kraus 和 Rieger,1999) 主要的問(wèn)題是怎樣從激光掃描數(shù)據(jù)組中獲取關(guān)于人造結(jié)構(gòu)的符號(hào)信息，可能和天空的或陸地的圖像聯(lián)合。尤其 , 自動(dòng)機(jī)械世代的城市模型是而且仍然是一個(gè)強(qiáng)烈的研究領(lǐng)域 , 這個(gè)討論是超過(guò)本文的范圍的。 在這一問(wèn)題上，讀者可以咨詢(xún)“ Ascona 工作室”的優(yōu)秀的成果。 (Gr168。 un et al., 1995