面向户外导盲的城市空间建模及关键算法研究

利用现代空间信息技术来弥补盲人在出行时空间感知的缺失，是提高盲人户外行动能力、城市生活品质的重要手段。本课题以城市户外导盲为目标，在对城市户外地物特征、盲人对空间信息感知特征、盲人出行行为特征等分析的基础上，以"功能单元-通道"为核心思想，研究适用于户外导盲的城市空间数据建模方法；研究现有多源异构城市户外空间数据向本课题所提出的数据模型的转化方法，探索面向该模型的高效、低成本数据生成算法；研究综合考虑全局路径规划和局部通道复杂性的全局导盲路径规划算法，研究盲人状态信息（如速度、位置等）与局部通道的实时融合方法，设计局部实时导盲算法，利用以上核心算法从宏观和微观角度解决户外导盲问题。本课题的研究将构建盲人与空间信息沟通的桥梁，有利于面向盲人的特殊空间信息服务产业的发展，为相关软件及硬件的研究提供理论支撑，推动了GIS人性化、公平化、社会化的进程，推进了我国"信息无障碍"等战略规划的实施。

利用现代空间信息技术来弥补盲人在出行时空间感知的缺失，是提高盲人户外行动能力、城市生活品质的重要手段。本课题以城市户外导盲为目标,围绕精细城市空间数据建模、基于多源数据向本课题提出的数据模型的转化方法、盲人路径规划算法等展开研究。.（1）本课题就盲人户外出行地理信息需求、户外导盲地理数据建模进行了总结分析，将盲人户外出行的地理信息需求分为宏观环境、微观空间地物，以及自身空间属性信息等部分，并基于此对特殊需求空间信息（如道路的细节信息、障碍物及附属物的特殊信息等）进行总结归纳；指出在建模时需要考虑以上特殊信息，进一步完善拓扑关系、盲人户外用地理信息语义描述体系。.（2）基于面向对象的思想，以多尺度空间的按需导盲为目的，以“功能单元-通道”为核心思想，设计了服务于盲人户外导航用的城市空间数据模型，其特点在于:1)整个城市空间由一系列城市空间单元覆盖；城市空间单元分为道路与通用单元（包括复杂单元与简单单元，复杂单元由复杂单元/简单单元/道路组成，从而实现多尺度组织）；2）除障碍物与附属物（均为简单单元）之外，其他通用单元被赋予满足盲人需求的功能，并通过入口与道路进行相连；3)设计了用于描述城市空间单元的语义及扩展框架,为公众以VGI的方式提供动态导盲信息提供了可能；4）通过道路与功能单元入口的关联，保存了城市空间单元的拓扑信息，为导盲路径的生成提供了基础。.（3）基于以上数据模型，设计多源数据向本数据模型的转化方法：1）基于Shapefile数据设计相关的城市空间单元生成规则，如复杂单元划分规则、简单功能单元生成规则、盲人需求与功能对象匹配规则等；2）基于设计规划图与DEM设计了道路、绿地等三维信息提取算法；3）设计了基于高空间分辨率遥感影像的城市树木自动化提取算法，低廉快速的建立城市空间的树木数据库，在时效性高、覆盖范围广、建设成本低的前提下，为导盲提供精准可靠的数据基础。.（4）基于层次信息、拓扑信息及危险度指标计算规则，设计了全局路径寻优算法和局部路径寻优算法，前者实现盲人出行路径最优规划方案；后者负责盲人出行过程中的局部寻径、障碍避让，保障盲人安全出行。