【摘要】：森林是地球上面積最大的陸地生態(tài)系統(tǒng),蘊藏著大量的資源并發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。從早期的采摘和狩獵到農(nóng)、工業(yè)時代的木材采伐,再到現(xiàn)在的森林巡護(hù)、資源監(jiān)測、可持續(xù)經(jīng)營、旅游、健身和康養(yǎng)活動,在不同的歷史時期中,林區(qū)都是人們不可或缺的活動場所之一。步行是人們在林區(qū)重要的運動方式,由于林區(qū)往往具有位處偏遠(yuǎn),多為高山、高原,地形地貌復(fù)雜,交通不便,通訊困難,人口稀少,經(jīng)濟(jì)、文化相對落后等自然和經(jīng)濟(jì)特點,林業(yè)從業(yè)人員工作效率較低、危險性較大,公眾迷路、被困、遇險等狀況時有發(fā)生,隨著林區(qū)公共事件不斷增加,救援工作形勢復(fù)雜嚴(yán)峻。因此,新時期林區(qū)中的行人對精準(zhǔn)、高效、智能的導(dǎo)航服務(wù)存在迫切的需求。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和移動終端技術(shù)的發(fā)展,各類行人導(dǎo)航應(yīng)用層出不窮。但受限于服務(wù)模式、地圖數(shù)據(jù)和運行環(huán)境,未能顧及林區(qū)行人導(dǎo)航的特殊性,使得現(xiàn)有行人導(dǎo)航應(yīng)用難以服務(wù)于林區(qū)。針對上述問題,本文研究了林區(qū)行人導(dǎo)航的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù),主要的研究內(nèi)容如下:(1)探討了林區(qū)行人導(dǎo)航研究存在的問題與不足通過對導(dǎo)航理論和相關(guān)技術(shù)研究成果進(jìn)行綜述分析,總結(jié)了現(xiàn)有方法無法解決林區(qū)行人導(dǎo)航問題的原因:①現(xiàn)有行人導(dǎo)航研究理念上的局限。②現(xiàn)有技術(shù)在解決林區(qū)行人導(dǎo)航問題時的矛盾。確立了本文的研究目標(biāo):明確林區(qū)行人導(dǎo)航的基礎(chǔ)理論和技術(shù)架構(gòu),探索關(guān)鍵技術(shù)問題并進(jìn)行應(yīng)用研究。(2)研究了林區(qū)行人導(dǎo)航基礎(chǔ)理論與技術(shù)架構(gòu)①本文探討了林區(qū)行人導(dǎo)航的基礎(chǔ)理論。明確了林區(qū)行人導(dǎo)航的基本概念,提出了林區(qū)行人導(dǎo)航的特征和內(nèi)涵,抽象出了林區(qū)行人導(dǎo)航的一般過程。②基于林區(qū)行人導(dǎo)航基礎(chǔ)理論的研究成果,總結(jié)了林區(qū)行人導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu),闡述了其應(yīng)用場景,提出了對相關(guān)功能的技術(shù)要求和急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。(3)研究了基于矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的林區(qū)行人導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)①提出了基于改進(jìn)導(dǎo)航圖的林區(qū)行人路網(wǎng)生成方法。將林區(qū)步行環(huán)境抽象為障礙空間,提出了導(dǎo)航點生成、優(yōu)化方法和基于動態(tài)錐形掃描法的導(dǎo)航邊生成算法,生成稀疏的改進(jìn)導(dǎo)航圖,實現(xiàn)了矢量數(shù)據(jù)對開放空間的有效建模,進(jìn)而融合現(xiàn)有道路數(shù)據(jù)生成林區(qū)行人路網(wǎng)。②提出了林區(qū)矢量步行路徑的自然語言描述方法。以地標(biāo)為引導(dǎo)線索,通過構(gòu)造地標(biāo)可視域建立空間對象間的參考關(guān)系,使用空間位置描述方法生成描述詞和描述短語。提出了全局路徑描述算法和局部路徑描述算法,將路徑輸出為連續(xù)的地標(biāo)和行為要求構(gòu)成的文字信息。(4)研究了基于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的林區(qū)行人導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)①提出了林區(qū)步行最優(yōu)路徑分析方法。引入了可步行性的概念,將林區(qū)步行環(huán)境定性劃分為可行域、不可行域和易行域,通過定義并構(gòu)建綜合可步行性柵格,計算步行成本,進(jìn)而構(gòu)建柵格步行網(wǎng)絡(luò)模型,實現(xiàn)了柵格數(shù)據(jù)對混合空間的建模和最優(yōu)步行路徑規(guī)劃。②提出了林區(qū)柵格步行路徑的自然語言描述方法。針對柵格路徑的專題屬性建立柵格路徑描述數(shù)據(jù)模型,從中提取路徑的三維幾何形態(tài)和地標(biāo)參照特征,以此為依據(jù)將柵格路徑分為若干路徑片段,并組合為復(fù)合路段。提出了全局和局部路徑描述算法,實現(xiàn)了林區(qū)柵格步行路徑的兩類自然語言描述的自動生成。(5)對林區(qū)行人導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究本文以鷲峰國家森林公園為研究區(qū),結(jié)合二類調(diào)查需要,分析、設(shè)計并實現(xiàn)了鷲峰森林資源二類調(diào)查系統(tǒng)(JF_FRSS)。分析了用戶類型及需求,對系統(tǒng)的桌面端和移動端進(jìn)行了詳細(xì)的功能設(shè)計和存儲設(shè)計。通過建立林區(qū)行人導(dǎo)航功能并實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù),驗證了本文所提出技術(shù)方法的可行性,同時對今后的技術(shù)應(yīng)用起到了一定的示范作用。
【圖文】：

在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了體驗上的優(yōu)化和交互上的改進(jìn)，雖然有效，但效果并不理想逡逑（Ｍｉｌｌｏｎｉｇ邋ａｎｄ邋Ｓｃｈｅｃｈｔｎｅｒ，２００７；邋Ｓｔａｒｋ邋ｅｔａｌ．，２００７；張星、李清泉等，２０１０）。逡逑②缺乏完善的地圖數(shù)據(jù)。行人導(dǎo)航服務(wù)所提供的地圖顯示，位置、興趣點查詢，逡逑路徑規(guī)劃和導(dǎo)航等功能均基于豐富的地圖數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常包括柵格和矢量底圖，逡逑公路、行人、軌道交通路網(wǎng)，門址、興趣點、實景圖等。然而，目前主流的電子地圖逡逑軟件在林區(qū)中僅有底圖、部分公路和少量景點數(shù)據(jù)，無法在此基礎(chǔ)上提供行人導(dǎo)航服逡逑務(wù)。逡逑③依賴互聯(lián)網(wǎng)的運行環(huán)境。當(dāng)前電子地圖軟件主要采取基于Ｗｅｂ或Ｗｅｂ與離線逡逑混合的服務(wù)模式。由于移動通訊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚不完善，，加之山體、樹冠對信號的遮逡逑擋，林區(qū)中往往存在大量的信號盲區(qū)�；诨ヂ�(lián)網(wǎng)的服務(wù)模式不能滿足離線環(huán)境下用逡逑戶的需求，無法提供有效的導(dǎo)航服務(wù)（Ｓｏｂｅｋ邋ａｎｄ邋Ｍｉｌｌｅｒ，邋２００６）。逡逑（２）林區(qū)行人導(dǎo)航的特殊性逡逑①步行環(huán)境的復(fù)雜性。城市步行環(huán)境主要是已有的道路設(shè)施，包括城市街道、多逡逑類型交通系統(tǒng)、建筑綜合體等（圖１－１）。林區(qū)步行環(huán)境多為脫離路網(wǎng)的開放空間，無逡逑路特征明顯（圖１－２）。逡逑

１緒論逡逑②運動狀態(tài)的專業(yè)性。城市中的行人主要采用最基本的步行活動方式，或是乘坐逡逑公共交通工具，運動狀態(tài)偏向大眾化，規(guī)則、有序。林區(qū)行人，特別是專業(yè)人員的行逡逑為往往存在較的隨意性，不受規(guī)則道路限制，�。浚ㄖ餍枰子迷揭暗姆绞�，必要時需逡逑要攀爬、涉水或清除障礙，具有較強(qiáng)的專業(yè)性。逡逑③導(dǎo)航需求的多樣性。城市中的行人往往具有普遍一致的尋路目標(biāo)和準(zhǔn)則，在林逡逑區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)、管理、休閑娛樂或災(zāi)害救援活動的各類人群存在更加多樣化的需求。逡逑由此可見，林區(qū)行人導(dǎo)航是一類復(fù)雜性和專業(yè)性較強(qiáng)的空間信息服務(wù)，與一般面逡逑向大眾的空間信息服務(wù)相比，具有不同的服務(wù)模式。圖１－３為根據(jù)當(dāng)前我國林業(yè)管理逡逑體制、數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀和軟件服務(wù)模式，提出的林區(qū)行人導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈。林區(qū)行人導(dǎo)航服逡逑務(wù)中的服務(wù)主體包括突發(fā)事件救援人員、一般林業(yè)工作者和戶外運動愛好者等。林區(qū)逡逑經(jīng)營和管理者需以轄區(qū)內(nèi)林業(yè)專題數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以從數(shù)據(jù)提供者處獲取的空間信息為逡逑補充，依靠軟件平臺，由研發(fā)者提供系統(tǒng)研發(fā)及維護(hù)、更新服務(wù)，為林區(qū)中的不同類逡逑型的導(dǎo)航用戶提供能夠滿足其需求的導(dǎo)航服務(wù)。逡逑上游邐中游邐下游逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S712

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王瀚慶;基于智能手機(jī)傳感器的林區(qū)行人定位算法研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2019年

本文編號：2651142