一、引言
汽车导航是集GIS、GPS、通信、嵌入式软硬件技术为一体的高度综合性的高技术产品。作为一种高技术含量的产品，日本及欧美国家经历了10多年的发展过程，才取得了今天的成就。随着中国经济快速、持续的发展，中国的汽车工业亦呈现出蓬勃发展之势，从而使汽车导航技术引起了人们的极大关注。可以预计，在今后的几年中，汽车导航市场必将迅速崛起。
随着现代地球空间信息技术的发展与进步，基础地理信息的表达方式发生了巨大变化。传统的模拟地形图己不再能够作为地理信息的有效载体，取而代之的是信息量丰富、直观易读、更新便捷的数字化“电子地图”。
以日本最大的地图制作商“善邻公司”为例，其制作的电子地图共有12层叠加而成，大到可以显示日本全境地图，小到可以显示大比例尺（l／3125）的街道地图，乃至住宅地图。电于地图中除包括路名、单行线标志、汽车站、建筑物名、住户名、门牌号码等十分详尽的道路信息之外，还附有满足医院、消防等各类用途需要的信息。其精度在25米之内，可以用作汽车导航。电子地图具有的无级缩放、动态浏览、交互查询、3D仿真等功能，使得用户使用起来十分方便、游刃有余。
目前，仅善邻公司制作的电于地图就已覆盖日本国土的94.6％。完备的地理信息系统，为ITS提供了良好的成长环境。在日本，汽车导航产业己经进入普及和规模化发展阶段，据2004年ITS国际会议提供的统计资料，44％的日本车辆己经安装导航系统，日本丰田公司的JunShibuta认为，导航技术中如查询、定位、路径规划等没有问题，关键是导航电子地图等问题，认为数据还有很多的问题，需进一步提高精度，而全日本1:500的导航数据代价将为$10B,且不包括维护更新费用。日本有名的VICS系统（Vehicle
Information and Communication Smstem，道路交通情报通信系统）就是在完备的电子地图的基础之上，配以红外监控及双向通讯形成的自动导驶交通管理系统，它在减少交通堵塞、降低交通事故、改善道路环境上起着非常重要的作用、可见导航电子地图在卫星导航应用方面有着举足轻重的作用，但也由于导航电子地图的不能及时更新，亦极大地制约了汽车导航、个人移动导航等产业的发展。据调查，像北京、上海这样的大城市，即使一个月更新一次城市地图也不能完全满足需要。而城市间的地图则至少三个月应该更新一次。地图数据的更新涉及到大量的房屋、桥梁、涵洞、道路数据及附属信息的更新，这是传统的测成图的方式显然不能胜任的。
本文从导航产业的关键技术分析入手，论述了导航数据在导航技术中的作用。在对导航数据采集与更新技术的分析基础上，提出基于移动测量技术的导航数据采集与更新的技术途径，结合LD2000-RM导航型移动测量系统，对导航数据生产的内、外业流程和关键技术进行了论述，最后对移动测量技术在导航产业中的前景进行了展望。
二、导航数据采集与更新技术
据统计，人类80％以上的信息与地理位置有关，资讯时代的到来，人们对于快速获取全面、准确、实时的地理信息有着越来越强烈的要求。美国提出的数字地球计划是继其在大力推动地球观测系统、国家信息基础设施与国家空间数据基础设施之后的又一个全球性高科技发展战略目标。我国政府也将以实现国家信息化和国民经济信息化作为战略目标提出。
汽车导航产业与地理信息息息相关，发展汽车导航产业必须首先建设完备的地理信息基础平台。据统计到2002年底，我国现有民用汽车已达2053万辆，并每年以10％以上的速度增长。然而，落后的数据采集方式一直是制约我国地理信息建设的瓶颈。举例而言，早在7、8年前，我国很多城市的110系统都配装了GPS指挥调度系统。然而，几乎从一开始该系统就没能发挥出十足的功效。随着时间的推移，其中许多的设备都己被闲置而弃用。主要原因何在呢？
众所周知，单凭GPS的硬件接收机设备和导航软件是无法实现导航的，导航需要有导航电子地图，而电子地图的全面性、准确性和现势性直接决定了卫星导航设备的功用。
目前，制约我国导航产业发展的关键就在于缺乏全面、准确的导航地理数据。我国现有1：1万等基本比例尺地形图大多是70年代、80年代生产出来的，在很多方面早已不能满足需要。
我国导航电子地图制作的主要方式为，在原有地形图、航片或卫片的基础上，通过大量的人工调绘来采集所需信息（如交通标志、立交桥、交叉口、建筑物等），将这些数据信息叠加到底图之上，再按照一定的格式加工成电子地图。这种方式的主要弊端为：
（1）难以获得现势性强的大比例尺地形图：据权威资料显示，我国现有1：1万比例尺地形图大多是70年代后期生产的。
（2）航片或卫片存在判读难的问题：受摄影方向和条件的局限，有时不能或难以判读某些地物属性。
（3）易受人为主观影响：人工调绘的主观局限，直接影响了成图的精度。
（4）效率低下难以适应地图更新要求：以人工的方式每天仅能调绘数公里，加上内业处理的时间；类似北京这样的城市的电子地图测制需要半年甚至一年以上的时间，而基础建设的日新月异使得北京市的电子地图必须一个月更新一次。因此，运用传统的方式，往往新图尚未出品，便已宣告过时。
可见，落后的导航图测成图方式直接制约了卫星导航这一巨大的新兴产业的发展。另外，在勘测、部队交通等领域；GIS系统（地理信息系统）已普及到了相当的程度，但也由于不能有效采集数据和及时更新数据，造成了GIS系统的功能不能充分发挥。因此，应用先进的科技手段，解决落后的数据采集方式问题，己是当务之急。移动测量系统（MOBILE
MAPPING SYSTEM，MMS）；是当今测绘界最为前沿的科技之一，代表着未来道路电子地图测制领域的发展主流。它是在机动车上装配GPS（全球定位系统）、CCD（视频系统）、INS（惯性导航系统）或航位推算系统等先进的传感器和设备，在车辆的高速行进之中，快速采集道路及道路两旁地物的空间位置数据和属性数据，如：道路中心线或边线位置坐标、目标地物的位置坐标、路（车道）宽、桥（隧道）高、交通标志、道路设施等、数据同步存储在车载计算机系统中，经事后编辑处理，形成各种有用的专题数据成果，如导航电子地图等等。另外，MMS本身所具备的汽车导航等功能还可以用于道路状况、道路设施、电力设施等的实时监控，以迅速发现变化，实现对原图的及时修测。
MMS既是汽车导航、调度监控以及各种基于道路的GIS应用的基本数据支撑平台，又是高精度的车载监控工具。它在军事、勘测、电信、交通管理、道路管理、城市规划、堤坝监测、电力设施管理、海事等各个方面都有着广泛的应用。
随着导航产业的快速发展，导航数据的需求也越来越旺盛。导航数据的生产，成为世界经济增长的一大热点，作为一种全新的导航数据采集方式，世界上最大的两家导航数据生产商
NavTech和Tele Atlas均将移动测量系统作为其数据采集与更新的主要手段，并将MMS视为公司的核心技术。可见，移动测量技术已经成为导航数据采集的最好解决方案，将在导航数据采集与更新中发挥越来越大的作用。
三、移动测量技术
武汉立得空间信息技术发展有限公司是以武汉大学为技术依托成立的高科技企业，它是国内，乃至整个亚洲首家成功研制出MMS的公司，并且日前仍是亚洲唯一拥有该项技术的公司，同时也是世界上四家能生产MMS的公司之一。该项日产品先后得到了国家科技部、武汉市创新基金；国家信息产业部电于基金的支持，并被列入国家火炬计划项目。该产品现己出口韩国、意大利、伊朗，在韩国的智能交通建设中发挥着积极作用
为该公司生产的不同类型的移动道路测量产品：
高端先进型 低端经济型 中端实用型 1.MMS系统的主要功能
位置与角度测量
通过GPS/CCD/INS的集成，既可从CCD立体影像对中提取目标点精确的绝对位置坐标，又可进行目标点间相对位置关系的解算。这一功能可完成的测量任务有：道路中心线和边线坐标的测量；电线杆、交通标志、报警点、下水道出口等点状地物的坐标量测；房屋角点、街道边界、铺装路面的测量；道路宽度、桥梁涵洞宽度高度的测量等等。同时，还可测量道路坡度、转弯半径等。
属性记录
通过CCD视频系统，连续全过程地记录道路及道路两旁地物属性，形成闭环的属性记录及检验系统，保证了地物属性记录的完整性和品质。作业员还可通过手写/语音输入装置及键盘进行补充属性录入。针对交通标志的记录，我们设计了专门的属性记录器；将上百种道路交通标记（红绿灯，立交桥，加油站等）设置成直观醒目的按钮，作业时只需轻轻一按，即可将矢量化的属性录入车载电脑。
3-D图像获取
在作业过程中拍摄的图象均为连续可量算的三维图像，能用于道路可视化建设、数字城市、商业选址等方面。
数据融合与利用
在最大限度地采集了各种道路综合信息之后，通过本公司开发的数据处理软件，可方便地将各种位置数据，属性数据以及图像进行后处理，最后存储在开放式的数据库中，并可输出形成各种适应于不同需要的数字地图成果（如：导航电子地图等）。另外，用移动测量采集的数据也可与传统人工测量所得数据以及航片、卫片资料相结合，从而形成更为全面的地理信息系统。
1.精准导航功能
由MMS测制的电子地图，也可用于实现精准车载导航。这使得用户不但可以获取目标地物的空间地理数据，而且可对目标地物进行动态监控和管理。例如：公路管理部门在对公路设施进行测量和建库后，可用MMS对设施进行动态监控。
2．移动测量关键技术
移动测量系统是一种多传感器集成的数字成图系统，一般由移动载体（车辆）、多传感器、车载计算机以及数据采集软件构成。移动测量关键技术有如下方面：
·多传感器集成技术
移动测量技术利用多种空间数据采集手段，将各种空间数据采集传感器进行集成，进行全面高精度空间数据采集，为地理信息系统和三维空间数据的采集提供全面、可靠、高效的方式。尽管多传感器系统与单个传感器系统相比有许多的优点但是多个传感器的引入使整个系统处理过程复杂化，同时也因此产生一系列新的问题，如多传感器描述的一致性问题、多传感器协调工作等问题。多传感器集成的关键是要解决下面问题：多传感器选择和多传感器的控制。
·传感器时间和空间同步技术
·系统检较技术
·地理参考技术
对于多传感器集成空间数据采集系统而言最重要的是直接地理坐标参考。直接地理坐标指不使用地面控制点和摄影测量三角测量的方法来确定测量传感器的坐标，使得移动测量系统成为一种独立的测成图系统。
道路几何特征的快速重建和交通标志的自动提取技术：随着移动测量的应用不断扩大，提高内业数据处理效率的道路自动重建和交通标志的自动提取技术显得尤为重要。
四、基于MMS的导航数据生产
导航数据在整个车辆导航应用体系中起到核心的作用、通常导航数据由记录实际地物的地理数据和与实际地物相关的标识、整饰信息以及各类附加信息组成，包括道路形状数据、背景数据、拓扑数据和属性数据等。
传统的导航数据的生产组织方式到目前国际上已经发展的较为完善了，但是还有很多值的改进的地方，其中, 野外数据的采集一般采用改装的专用笔记本、手持计算机（Pocket-PC）、PDA和专用采集车辆（带一个GPS），使用人海战术，成本较高，作业效率不高，而且数据更新周期还需加快。采用移动测量技术进行导航数据采集可有效将上述方式有效集成.
五、结论
传统的电于地图测制作业方式，一是传统的人工内外业结合的方式，耗时费工，历时数十年，已明显不能适应快速成图的现代潮流。第二种方式是卫星遥感与航空摄影测量，适用于大面积测绘作业，但同时具有成本高，无法采集细部属性的缺点。因此，现在通行的方法是将上述两种方式结合起来。但另一方面，由于道路等基础设施建设的日新月异，使得电子地图必须快速更新，方可具备实时、全面、准确等实用特征。MMS正是这一问题的解决之道，作为独立的道路电子地图测成图系统，它无需任何底图就可完成电子地图的测制工作，且具备高效率、高精度、低成本等诸多优点。由欧美等发达国家测绘技术的演进可以推断，MMS最适合于基于道路的电子地图测制，它作为新一代崭新的测绘方式，必将取代传统的作业方式，成为未来道路电子地图测制的主流方式。
事实上当前的移动测量技术在导航数据产业中没有获得广泛的应用，这主要是因为它的技术复杂性和很高的开发费用。移动测量技术一种全新的独立测成图方式，随着技术的成熟、传感器性价比的提高、自动处理技术的不断发展的和开发系统费用的减少，移动测量技术将会在导航数据采集和更新中发挥越来越大作用。 |