电子地图在GPS导航中的应用及发展趋势

摘要：随着互联网及计算机的发展和不断普及，地图已经从纸上走到了互联网和个人电脑甚至手持设备里了。人们可以通过电子地图很容易的搜索到各种感兴趣的地点，行车路线及公交线路等，通过把电子地图与GPS定位导航相结合起来，使我们的出行不再遭受到任何的麻烦，从而大大方便了地图的使用者。现如今，越来越多的行业都在使用电子地图，尤其是在GPS导航中，它让我们的生活及出行变得更加方便快捷。

关键词：纸质地图　电子地图　GPS导航　发展趋势

中图分类号：TH91　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)012-048-02

1　电子地图的定义

电子地图，即数字地图，它是利用计算机技术，把地图数据库及地图要素，通过数字方式进行存储和查阅。电子地图储存的媒介有计算机的硬盘、软盘、光盘或磁带等，通过专用的计算机软件可以将电子地图比例放大、缩小或旋转并且不影响它的显示效果，早期我们使用的纸质地图则是采用位图式的储存，地图的显示比例不能随意的放大或缩小，现代电子地图的成图软件一般都是采用地理信息系统为手段来储存和传送地图数据的，不过随着计算机技术的发展也有采用其它的信息系统。2电子地图的功能及特点

电子地图是电子计算机控制生成的地图，电子地图集地图制作和应用于一体，是基于数字制图技术的屏幕地图，具有可视性。电子地图的根本特征是“可以完整的显示在计算机屏幕上”。

电子地图的特点有如下6个：

(1)电子地图是以数据库为基础的数字地图，在适当尺寸的屏幕上它可以快速的向使用者显示信息，并且可以通过计算机进行快速的存取。

(2)电子地图可以实时实地的显示各种信息，且实现地图要素分层显示。

(3)电子地图具有漫游、动画、开窗、缩放、增删、修改、编辑等功能。

(4)电子地图与虚拟现实技术相结合可以实现地图立体化、动态化，能让使用者有身临其境之感。

(5)可以利用数据传输技术实现电子地图的传输。

(6)可以对电子地图进行长度、角度、面积等的量算，可以根据使用者的不同需要打印不同比例尺的地图。

3　电子地图与纸质地图比较

电子地图与纸质地图相比较有以下特点：

(1)与传统的纸质地图以纸张作为载体不同，电子地图以计算机屏幕或者投影大屏幕为媒介。

(2)传统的纸质地图，它的生产、管理和使用都是分开进行的，如果需要修改过程繁杂，而电子地图的制作、管理、阅读和使用实现了一体化，能够方便快速实时地进行修改更新。

(3)电子地图可以根据使用者的需求，调整显示的内容和比例，而传统的纸质地图的内容、比例是固定的、不变的，不受使用者意愿而改变。

(4)电子地图将图形、图像、声音和文字合成在一起，运用多种感官视觉未使用者提供信息，而纸质地图则是做不到的。

(5)在使用电子地图时必须要依赖专门设备及软件，随身携带仍需要人类的探索，而纸质地图可以随时随地可以使用。

(6)电子地图容易受计算机屏幕尺寸和屏幕分辨率的限制。因此整幅电子地图一般以分块分层显示为主，显示效果可能会受到影响。而传统纸质地图以图幅为单位整页出版印刷，幅面大，令地图使用者的整体印象深刻，地理要素相互之间的关系清楚明白。

4　GPS导航系统概述

GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置(X，Y，z)的一种无线电导航定位系统。GPS导航主要由三部分构成，一是太空卫星部份：它是由绕行地球一周约12小时的24颗绕极使用卫星所组成。这24颗卫星分成六个轨道在离地面约20200公里的高空中运行。每颗卫星均持续的发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波为地球上的各种接收机提供应用信息。二是地面管制部份：地面管制站主要目的是为了追踪及控制上述卫星的运转而设置的，地面管制站的主要工作是负责修正与维护每个卫星的运行状态，保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者的接收机来接收。三是使用者接收机：通过接收机追踪所有的GPS卫星接收讯息，并实时地计算出接收机所在位置的地理坐标、时间及移动速度。现在我们使用的各种蓝牙GPS就属于接收机的一种。

5　GPS定位过程

(1)通过接收人造卫星发射的讯息来准确计算用户的宇宙直角坐标系位置，即用户的X、Y、z位置。

(2)运用技术手段把确定下来的宇宙直角坐标西转换成WGS-84大地坐标系，既算出用户的WGS-84大地坐标位λ、φ，h。

(3)将计算出来的大地坐标转换投影，也就是将大地坐枥λ、φ，h转换成平面电子地图的投影坐标，如高斯・克吕格投影坐标。

(4)通过变换二维平面的相似性经过坐标的平移、旋转、缩放等的运算，使定位坐标与GPS地图相配准。

、

GPS定位过程的计算全部是通过计算机来程序来自动计算转换的，使用者得到最终的结果。

6　GPS导航功能

6.1　通过地图查询

(1)用户可以在专门设备上搜索要去的目的地位置，电子地图上就会相应的显示目的地。

(2)可将常去的地方的位置信息记录并保留下来，也可以和其他人共享这些地方的位置信息。

(3)输入某个条件可进行模糊查询，如某个位置附近的加油站、宾馆、取款机等信息。

6.2　路线的规划

(1)GPS导航系统会根据用户设定的起始点和目的地结合当前的电子地图，自动选择一条或几条线路。

(2)用户可以设定是否要经过某些途径点，优化线路。

(3)用户也可以增设条件如避开高速等，根据所设条件优化线路。

6.3　自动导航功能

(1)语音导航：

系统通过用语音向驾驶者提示路口转向，道路状况等行车信息，就像向导告诉驾车人如何驾车去目的地一样。用户无需观看操作终端，可以直接通过语音提示到达目的地。

(2)画面导航：

在操作终端上，会显示地图，以及车辆的当前位置，行车速度，距离目的地的距离，规划的路线提示，路口转向提示等行车信息，驾驶者可以根据提示了解当前状况。

(3)线路的重新规划：

当用户设置目的地后，系统会自动提供规划线路信息。但如果用户没有按规划的线路行驶，或者走错路口时候，GPS导航系统也可以以用户的当前位置以及目的地为条件，重新规划新的线路。

7　电子地图与GPS导航系统相结合

通过GIS软件平台将电子地图与GPS导航系统两者连接起来，形成一个新的、直观的、可视化的信息系统，我们称之为导航信息系统。

运用本系统可以实现对移动载体在电子地图中的实时跟踪显示、最优路径选择及导引、显示导航信息、监控、语音提示告警等功能。

8　发展趋势

近几年来，我国汽车自有量逐步增加，且有越来越快的趋势，汽车自主导航市场更是从无到有并且进入到快速发展阶段，便携式导航和位置服务越来越受到人们的青睐。

电子地图未来的发展趋势主要表现在以下四个方面，第一：电子地图实景化的发展，第：交通智能化的发展，第三：商业点信息的深度发展，第四；服务增值的发展。

目前我们看到的实景地图并非真正意义上的三维实景地图。未来的城市实景地图主要是根据城市的标志性建筑做一些商业点位信息的实景图，使用者能够通过三维实景地图迅速准确的找到自己所处的位置，另外将城市的主要道路实景化，使用者通过电子地图即使不用到达实地也能看到和实地一模一样的景象。目前导航的智能交通图是通过使用不同颜色代表不同的道路通行状况，比如我们在导航的智能交通图上看到道路畅通用绿色表示，道路行驶缓慢用黄色表示，拥堵用红色表示，这就使我们的使用者不得不根据需要自己来选择通畅道路。未来的发展将会是GIS系统它会自动帮你算出最优线路显示在电子地图上，而不再是使用各种颜色示意了，使用者也不需要自己来判断选择路线了。

可以预计在将来，电子地图将集成更多的信息、科技，并且更多的应用3D技术和卫星技术，让人们的出行和日常生活更方便。

参考文献：

[1]左伟，GPS技术及其在导航电子地图中的应用[J]，地图，2001(04)