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互联网全息位置地图技术的突破性进展

时间:2024-02-05


中国人民解放军信息工程大学等9家高校、科研院所和企业联合成立的研究团队通过国家863 计划重点项目“互联网全息位置地图迭加协议与建模制图技术”,对全息位置地图这一新型地图产品进行了系统探索,研发了室内全息位置地图服务系统。

随着互联网、移动通信、移动定位以及智能移动终端的普及与应用,位置服务已成为维护国家安全、提高遂行能力、构建智慧城市、实现智能交通等的重要基础支撑,更是人类应急重大自然灾害、重大突发公共安全事件的必备基础。位置服务的关键之一是对高精度、多视角位置地图的需求。发展个性化、智能化、全方位信息的位置地图成为支撑位置服务业发展的关键。

中国人民解放军信息工程大学等9家高校、科研院所和企业联。成立的研究团队通过国家863 计划重点项目“互联网全息位置地图迭加协议与建模制图技术”,对全息位置地图这一新型地图产品进行了系统探索。

全息位置地图以位置为参考,根据不同需求,基于各种定位系统、传感网、互联网、通信网等泛在网络,实时动态获取位置坐标、位置属性、位置关系、位置移动特征等多源异构信息,通过迭加融合,建立语义关系一致、统一时空地理关联的全息位置数字地图,经制图可全面展示位置本身及与位置相关的各种特征、事件或事物。其具有“全面性”和“动态性”两大特点;与传统地图相比,具有内容更为丰富、信息关联更为深入、与用户需求连接更为紧密的特点;通过与“泛在网”集成,可实现位置关联感知分析,发掘泛在信息内在关系和知识,推进泛在信息的深入应用和智能化。

全息位置地图需要解决3个问题,即如何获取互联网上的有用信息、如何将数据进行融合迭加、如何快速制作满足用户要求的地图。

针对如何获取互联网上的有用信息这一问题,研究团队对互联网中以文本形式表达、与位置信息相关的中文地址,电话号码,邮政编码,IP地址等位置信息进行了研究,分析了中文地址位置语义的不确定性,确定了一种地址规范化的计算方法——基于位置单元特征词和标注,通过权值计算等方法来确定地址所描述的地理空间位置,构建了面向深度内容采集的位置描述模型;研发了“互联网位置服务信息采集系统”,包括关键词搜索、垂直搜索、网页链接管理、网页位置服务信息提取、特征库管理、网页内容提取计算、应用程序接口(API)搜索、API管理、数据转换等功能;根据位置信息的空间融合、多尺度地图数据的管理以及转换方法,将元数据转换成不同尺度下的目标数据,构建出不同尺度背景转换的软件模型。

针对深度内容信息,在几何位置、表达尺度、语义、时空关系、逻辑与属性上存在的不一致性,研究团队提出建立全息位置地图语义位置本体模型,并在本体库基础上,通过空间运算、知识推理,实现语义位置相互转换的思路;提出基于全息位置信息元的融合与迭加框架,通过建立全息位置信息元仓库,实现全息位置地图与全息位置信息元的匹配与映射,实现围绕位置的深度信息融合、迭加;建立了包括垂直层级的粒度迭加、时空迭加、图形迭加及语义迭加在内的全息位置地图迭加流程,制定了时空、几何图形以及语义等方面的迭加规则,并总结形成了《互联网全息位置地图迭加协议》。该协议为满足全息位置地图的位置感知关联要求而制订,支持全息位置信息的动态汇集与关联融合。其统一的、灵活的迭加规则使得全息位置地图数据的获取与互联网用户的需求相一致。

针对全息位置地图的个性化与实时化服务要求,研究团队研究了全息位置地图表达模型,该模型由情境模型、表达形式模型和映射规则集合3部分组成。其中情境模型由5种典型情境因子影响所产生的多种情境组成;表达形式模型则主要包含了由基础要素表达形式和专题要素表达形式组合构成的多种表达形式以及各种影响表达形式的约束因子;规则集合是用来描述情境模型与表达形式模型之间关联关系的多种规则组合。研究团队采用形式语言的方法,研究了基于语言学方法的全息位置地图动态生成技术;基于上下文无关语法原理建立了全息位置地图动态制图的句法模型、制图词汇的分类体系以及适用于全息位置地图生成的句法规则,突破了句法模型的编译流程和编译关键技术;提出了一种快速交互式三维场景重建算法,解决了传统自动重建算法仅能获得不完整或者过于简单化的场景结构,以及过于复杂的交互方式等问题。

基于上述关键技术,研究团队研发了室内全息位置地图服务系统。该系统已完成了万达广场(全部78家)的室内位置服务应用,是中国规模最大、影响最大的商业广场O2O应用案例。所建立的零售业大数据分析模型已应用于商场的业态调整中,得到了强烈反响。系统还为广发银行提供室内位置服务,开发了“广发easy go”应用程序,在广州正佳广场率先上线,提供定位、导航与广发优惠推送服务。该系统还在北京、上海和杭州等地的机场进行了示范应用,针对入港和出港用户,通过用户所乘坐飞机的航班号码,自动为用户提供路线导引;根据不同用户提供不同的导引信息,引导用户完成值机、安检、候机、乘机等一系列行为。

 

作者:贾奋励、周东波、徐连明

贾奋励,解放军信息工程大学副教授

周东波,武汉大学博士研究生

徐连明,北京邮电大学副教授