[發明專利]面向室內導航的空間拓撲關系數據組織模型及構建方法

有效

• 申請號: 202110667803.2
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113360987B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 趙江洪;董巖;竇新銅;王殷瑞
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 卞靜靜

本發明公開了面向室內導航的空間拓撲關系數據組織模型，包括：建筑室內空間語義要素的數據組織部分，包含有樓層與走廊結構，在建筑室內設施的基礎上派生出垂直設施類用來建立兩樓層之間的連接；建筑室內空間拓撲關系的數據組織部分，用于描述建筑室內空間實體間的邏輯結構以及確定相對位置，設計與所述建筑室內空間語義要素的數據組織部分相應的拓撲表達對象，并將建筑內普遍存在的聚合、相鄰和連通關系進行表達。本發明還公開了面向室內導航的空間拓撲關系數據組織模型的構建方法。本發明可解決空間拓撲關系隱式存儲在模型中，提取與查詢較為困難的問題，本發明提高了空間查詢效率，可為室內應急、室內導航與室內場景展示提供數據組織基礎。

技術領域

本發明屬于室內導航技術領域，涉及一種面向室內導航的空間拓撲關系數據組織模型及構建方法。

背景技術

隨著城市化發展進程加快，城市各型建筑數量的增加也使得室內導航以及基于位置服務?(location-based?service，LBS)顯得越來越重要。室內導航正以其彌補室外地圖應用局限、擁有潛在的龐大用戶群體、具有創新的技術與應用需求驅動等眾多優勢，而被產業界和學術界所普遍關注，正逐漸成為研究熱點。

據研究表明人類90％左右的時間都處在室內環境中。在建筑物中，復雜的室內環境對于人們的室內空間認知來說是一種負擔。人們普遍認為空間認知可以影響導航，因此室內導航需要依靠良好的空間認知方式。地圖是人類空間認知的重要工具，空間認知是地圖的基本功能。在室內，人們通過室內地圖對室內環境進行理解與認識，同時它的一個重要的作用是可以幫助人們在室內尋路。傳統的室內地圖多為二維平面地圖，僅通過簡單示意圖形式展現室內環境，在導航過程中如遇到室內場景復雜情況往往力不從心。室內場景的高復雜程度也給室內空間認知帶來了挑戰。室內空間具有圍合結構，空間圍合的形成使我們難以像身處外部空間時那樣具有方向感與空間參考系，我們無法使用傳統四方位“東南西北”描述身處位置，只能使用“前后左右”、“相鄰”等描述相對位置。室內空間還具有復雜的連通關系，在水平方向上被墻體設施等分隔成獨立空間，并且室內空間具有立體特征，具有縱向維度，垂直重疊性高，垂直方向上呈現多層結構，進一步加劇了對于空間連通的認知難度。最優路徑往往和室內的多維語義信息密切相關，但二維平面地圖對于語義的承載能力極為有限。由此可見，它已經很難滿足人們對于室內導航服務的日常需求。因此，人們開始尋求更好的展現室內空間環境與適合室內導航的室內空間認知方式。

三維地圖因其幾何特征完備，在空間性與語義特征承載能力方面均優于傳統二維平面地圖，逐漸受到室內導航領域的青睞。在三維地圖中，室內環境的主要承載對象為三維建筑模型數據。在目前廣泛應用建筑三維模型數據中將幾何及語義信息相結合的有兩種，工業基礎類(Industry?Foundation?Class,IFC)模型與城市地理標記語言(CityGeography?Markup?Language,CityGML)。這兩種數據模型目前都已經作為工業生產標準進入商業以及研究使用階段，它們均使用精細的幾何信息與豐富的語義信息對建筑物的室內空間進行描繪表達。?IFC在建筑設計和分析領域具有強大的空間表達能力和豐富的語義信息。雖然IFC模型在建筑結構與語義信息的表達上更加精細與完整，但是其較為龐大的數據量在空間可視化管理與分析中應用較為吃力。并且過于詳細完備的建筑結構表達在室內導航中顯得較為冗雜。一般的處理方法會將IFC模型進行簡化或轉換成其它輕量化模型，比如CityGML。CityGML則更看重多層次的表達以及空間實體之間的幾何、拓撲和語義三者的關聯。但這兩種模型缺乏對于室內空間復雜連通關系等空間認知的表達，這些信息是室內導航中的重要元素。IndoorGML是一種表示和交換室內導航網絡模型的標準，著重通過拓撲模塊表達室內空間之間的連通關系。但由于室內導航是其模型的關注重點，與導航相關度不高的室內空間的幾何特征及結構語義信息表達并不完善。因此，在空間信息承載方面，還需要在表達室內空間的幾何特征及結構語義信息之外重視室內連通性、相鄰性等描述室內相對位置關系的屬性表達。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。