董振

（四川測繪地理信息局測繪技術(shù)服務(wù)中心，成都610081）

1 研究背景與意義

基于多種平臺的新型室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)的開發(fā)和利用受到了人們的普遍關(guān)注，加之移動儲存設(shè)備（移動終端）的普及和第三方應(yīng)用程序（APP）的興起，將室內(nèi)地圖推向時(shí)代的前沿。

室內(nèi)地圖的研究和開發(fā)具有重要現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。首先，在安全監(jiān)管、交通物流、公共安全等領(lǐng)域有重要作用；其次，為普通人群提供全域全時(shí)精確室內(nèi)導(dǎo)航，為高效現(xiàn)代化生活、辦公提供了支持[1]。相信在將來，會有越來越多令人滿意的產(chǎn)品推出。

2 室內(nèi)地圖與傳統(tǒng)電子地圖的區(qū)別

室內(nèi)地圖具有以下特點(diǎn)：（1）由無邊界室外導(dǎo)航變有界室內(nèi)位置服務(wù)。傳統(tǒng)的電子地圖多是為人們提供建筑物外廣闊范圍內(nèi)的位置信息，而室內(nèi)地圖的主要研究目的是為用戶提供特定建筑物結(jié)構(gòu)信息和內(nèi)部導(dǎo)航服務(wù)。（2）由二維表現(xiàn)變?yōu)槿S顯示。室內(nèi)地圖的表現(xiàn)方式是矢量化、三維式的，而一般網(wǎng)絡(luò)電子地圖多是平面化、二維式的。（3）室內(nèi)地圖針對特定環(huán)境的表達(dá)方式更具個(gè)性和關(guān)聯(lián)性。（4）不同類型用戶對室內(nèi)地圖的顯示要求不同，具有定制性。

3 室內(nèi)定位相關(guān)技術(shù)

1996年，為了達(dá)成FCC對為境內(nèi)移動用戶開發(fā)E-911緊急救援服務(wù)的要求，美國移動運(yùn)營商和相關(guān)企業(yè)及技術(shù)部門共同采取措施，將定位技術(shù)的研發(fā)和推廣作為重要目標(biāo)，推出了一系列定位軟件并應(yīng)用。以下介紹常見的室內(nèi)定位技術(shù)。

3.1 紅外線定位技術(shù)

紅外線定位的實(shí)現(xiàn)必須依靠紅外線發(fā)射和接收設(shè)備等一些高科技光學(xué)傳感器，主要原理是通過發(fā)射裝置向四周發(fā)出特定波段的紅外線，接收裝置捕捉到線譜后，將其反射到發(fā)射裝置進(jìn)行定位。雖然其定位精度極高，但是有穿透力弱、傳播距離短、易受干擾，并且只能直線傳播等缺點(diǎn)[2]。

3.2 藍(lán)牙技術(shù)

定位原理主要是通過將藍(lán)牙設(shè)備以蜂窩狀接入室內(nèi)，確保各接收設(shè)備的局部自主性。此技術(shù)所用設(shè)備體積小、價(jià)格低、可與手機(jī)等移動設(shè)備高度集成，故適合應(yīng)用于小范圍場所的定位，如觀影廳、辦公室等。然而，昂貴的接入設(shè)備價(jià)格、信號抗干擾能力弱和復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境定位不準(zhǔn)等缺陷使藍(lán)牙定位技術(shù)的普及制造了障礙。

3.3 超聲波定位技術(shù)

這一技術(shù)主要根據(jù)超聲波反射原理進(jìn)行高精度距離測算并主要運(yùn)用三角定位法、最小二乘法確定物體所在地理位置。超聲波定位的優(yōu)點(diǎn)比較明顯：定位精度很高、結(jié)構(gòu)簡單，但是其應(yīng)用于室內(nèi)定位時(shí)缺點(diǎn)也很突出，故廣泛用于室內(nèi)定位也并不理想。

3.4 RFID技術(shù)

RFID（射頻識別）技術(shù)可實(shí)現(xiàn)射頻產(chǎn)生發(fā)射裝置和接收裝置的遠(yuǎn)距離快速通信，根據(jù)分析接收信號的強(qiáng)弱判斷距離和位置信息。其優(yōu)點(diǎn)是能在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確確定大范圍內(nèi)所需信息，加之其輔助設(shè)備成本低和可實(shí)現(xiàn)視距外非接觸式雙向傳播的特點(diǎn)，若進(jìn)一步提高射頻設(shè)備和移動終端的整合度，其在室內(nèi)定位領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用是指日可待的。

3.5 W i Fi定位技術(shù)

Wi Fi（無線網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，對社會生活發(fā)揮的作用愈發(fā)重要。無線網(wǎng)技術(shù)具有設(shè)計(jì)和使用成本低、與移動終端兼容性互聯(lián)性好、傳播距離較、信號強(qiáng)度較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于室內(nèi)定位。

3.6 無線局域網(wǎng)技術(shù)

無線局域網(wǎng)技術(shù)的成熟運(yùn)用推動了其在室內(nèi)定位領(lǐng)域的廣泛研究和應(yīng)用，該技術(shù)憑借廣闊的網(wǎng)絡(luò)信息資源和無附加硬件設(shè)備等優(yōu)勢，到達(dá)低成本、高精度的目標(biāo)，是如今這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

4 室內(nèi)地圖的表達(dá)

路徑是指從一個(gè)地點(diǎn)到另一個(gè)地點(diǎn)的線路。因?yàn)?點(diǎn)之間有多條甚至無數(shù)條可能到達(dá)方式，為了減少路徑選擇的盲目性和時(shí)間浪費(fèi)，需要找到最為合理的一條或者多條最佳路徑。下面對室內(nèi)地圖路徑表達(dá)進(jìn)行簡要說明：對于最短路徑的計(jì)算和選擇，現(xiàn)在主要運(yùn)用D（行列式）算法和A*（伴隨矩陣）算法計(jì)算得出一條起止點(diǎn)之間的最經(jīng)濟(jì)、省時(shí)、安全的路徑。但是鑒于Dijkstra算法的發(fā)散性和無目的地性，越來越多的程序傾向于采用A*算法。A*算法的高效，要?dú)w功于啟發(fā)式搜索的引入，它使終點(diǎn)位置信息融入了路徑計(jì)算全過程，簡化了計(jì)算步驟。精確高效算法的應(yīng)用，讓最短路徑的生成成為現(xiàn)實(shí)。

5 室內(nèi)地圖的制作

5.1 空間認(rèn)識問題

對于空間實(shí)體及其相互關(guān)系的認(rèn)識，要從最基本的點(diǎn)、線、面、體入手，這是描述空間實(shí)體特征屬性和彼此聯(lián)系的基本方法和切入點(diǎn)。在地理信息系統(tǒng)中，點(diǎn)、線、面、體分別是對具有相應(yīng)形狀的物體及其位置、大小與運(yùn)動狀態(tài)等空間屬性的描述和表示。此外，空間實(shí)體之間還包括毗鄰、包容或關(guān)聯(lián)等拓?fù)潢P(guān)系。

5.2 數(shù)據(jù)格式問題

室內(nèi)地圖的立體表達(dá)和制作離不開表示空間實(shí)體位置信息的矢量數(shù)據(jù)。用于精確記錄空間三維實(shí)體坐標(biāo)的矢量數(shù)據(jù)的存儲格式以SHP格式為主，能統(tǒng)一對空間物體的幾何特性進(jìn)行規(guī)范描述并將這些數(shù)據(jù)以二進(jìn)制編碼的形式存儲于數(shù)據(jù)包中。

5.3 瓦片圖技術(shù)

電子地圖數(shù)據(jù)的訪問可依靠瓦塊圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其原理是將需要顯示的室內(nèi)三維地圖放大后進(jìn)行柵格化處理并以一定規(guī)律分割成若干個(gè)小文件，最后將其存儲與服務(wù)器端，供用戶在訪問時(shí)調(diào)取、查看使用。既能減少終端CPU占用量、提升系統(tǒng)運(yùn)行速度，還能提高數(shù)據(jù)的安全性。

6 結(jié)語

在快速發(fā)展的信息時(shí)代背景下，位置信息成了人們?nèi)粘２豢苫蛉钡膶氋F信息資源之一。人們對基于位置的服務(wù)也越來越重視，特別是新興的室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)。目前，基于位置服務(wù)的室內(nèi)地圖客戶端軟件已經(jīng)投入使用，比如，i Phone客戶端版室內(nèi)地圖服務(wù)系統(tǒng)和基于android系統(tǒng)的室內(nèi)地圖APP等。各大系統(tǒng)總計(jì)已囊括了全國400多個(gè)城市的4300多個(gè)大型超市、體育場、寫字樓、地下車庫以及學(xué)校等建筑物。而在使用過程中，用戶反饋的寶貴信息也在不斷的為其功能、界面的改進(jìn)和完善提供重要依據(jù)。今后，更應(yīng)加大對這一領(lǐng)域的重視程度，增加科研力量和資金的投入，努力攻克前進(jìn)道路上的技術(shù)障礙，為人們提供更加全面化、人性化的室內(nèi)LBS服務(wù)。