顾及层次化地标约束的室内导航地图综合模型与方法研究

With the continuous development of technologies such as mobile network, mobile communication and indoor positioning, large-scale public buildings are constantly emerging and their internal structures are increasingly complicated which promoting the services of indoor navigation. User behavior interacts more with spatial entity objects during the indoor navigation process and the constraints of indoor navigation map generalization change a lot. This project intends to extract and construct the hierarchical indoor landmarks after studying the characteristics of indoor spatial cognition and behavior analysis of users, and explore the mapping mechanism between the hierarchical landmarks and the scale of navigation map in the indoor scene. Based on the traditional theory of map generalization, combined with this mechanism, this project will construct the map generalization knowledge rules and study the model and process controlling methods of indoor navigation. Based on the different indoor scenes and typical application cases, we will design the operators, algorithms and parameters of indoor navigation map generalization to generate a navigation map that meets the spatial cognition of users. This study is expected to realize the integration and innovation of spatial cognition, environmental psychology and cartography and achieve the original research results in automatic map generalization and improve the usability of indoor navigation map. This study can not only meet the user's demands for conventional indoor navigation map, but also show important practical values for emergency events such as emergency evacuation in complex buildings, fire rescue and etc.

随着移动网络、移动通信、室内定位等技术的不断发展，大型公共建筑不断出现及其内部结构日益复杂，推动了室内导航服务应用。室内导航过程中，用户行为与空间实体对象交互更多，室内导航地图综合约束条件发生变化。本项目拟通过对用户室内空间认知特征研究及行为分析，提取并构建室内层次化地标，探究室内场景中层次化地标与导航地图比例尺之间的映射机理，在传统地图综合理论基础上，结合这一机理构建室内导航地图制图综合知识规则，研究室内导航地图综合模型与过程控制方法。基于不同室内场景与典型应用案例，设计室内导航地图综合算子算法及参数，生成满足用户室内空间认知需求的导航地图。这一研究有望实现空间认知、环境心理学与地图学的融合创新，在地图自动综合研究中取得原创性的研究成果，提高室内导航地图的可用性。这一研究不仅能满足用户对常规室内导航地图的需求，而且对于紧急事件如复杂建筑中应急疏散、消防救援等都具有重要的实用价值。

近年来大型公共建筑不断出现及其内部结构日益复杂，智慧地理信息服务对室内导航地图综合提出了迫切要求。室内导航地图综合相较于室外，在用户空间认知、制图对象的要素分类及其形态特征、场景结构特征等方面都有着显著的不同。对于室内地图涉及的空间认知、信息传输、数据标准等理论与方法研究还处于起步阶段。.本课题经过四年的研究，按计划完成了预定的研究内容。. 整体研究内容分为几部分：.（1）基于室内空间认知特征的地标层次化方法研究。研究内容包括：地标识别与提取方法，室内地标显著度评价方法；用户空间熟悉度对地标显著度的影响机理；地标对路径整合效率的影响；室内疏散符号认知实验；室内地标层次模型构建与智能推荐方法。.（2）室内导航地图多尺度数据模型及构建方法研究。研究内容包括：三维室内地图多细节层次模型构建方法；一种综合体实景三维模型的点线面混合立体路网自动构建方法；用户-行为-空间耦合的室内导航路网语义数据模型研究。.（3）室内导航地图动态综合模型与知识规则构建方法。研究内容包括：径向基函数神经网络用于小比例尺道路网选取；基于RBF神经网络的OSM道路网智能选取；基于图卷积神经网络的室内面要素自动聚类研究；面向商场室内面要素的自动聚类方法研究。.（4）基于不同场景与应用案例的室内导航地图可视化方法实现。研究内容包括：面向大型医院导航服务的本体驱动上下文感知推荐方法；顾及地标引导的室内导航路径可视化方法；顾及地标认知的医院室内AR导航方法；基于环境认知的室内AR导航地图设计与实现。.本课题从总体上完成了计划任务书中的研究内容，并在室内空间认知、地标层次化建模与智能提取方法、室内导航地图数据模型、室内要素地图综合模型与方法、室内应用场景可视化等方面有了新的拓展。该研究将有助于推动空间认知、环境心理学与地图学的融合创新，这一研究不仅能满足用户对常规室内导航地图的需求，而且对于紧急事件如复杂建筑中应急疏散、消防救援等都具有重要的实用价值。