森林是地球上面积最大的陆地生态系统,蕴藏着大量的资源并发挥着重要的生态功能。从早期的采摘和狩猎到农、工业时代的木材采伐,再到现在的森林巡护、资源监测、可持续经营、旅游、健身和康养活动,在不同的历史时期中,林区都是人们不可或缺的活动场所之一。步行是人们在林区重要的运动方式,由于林区往往具有位处偏远,多为高山、高原,地形地貌复杂,交通不便,通讯困难,人口稀少,经济、文化相对落后等自然和经济特点,林业从业人员工作效率较低、危险性较大,公众迷路、被困、遇险等状况时有发生,随着林区公共事件不断增加,救援工作形势复杂严峻。因此,新时期林区中的行人对精准、高效、智能的导航服务存在迫切的需求。随着移动互联网和移动终端技术的发展,各类行人导航应用层出不穷。但受限于服务模式、地图数据和运行环境,未能顾及林区行人导航的特殊性,使得现有行人导航应用难以服务于林区。针对上述问题,本文研究了林区行人导航的基础理论和关键技术,主要的研究内容如下:(1)探讨了林区行人导航研究存在的问题与不足通过对导航理论和相关技术研究成果进行综述分析,总结了现有方法无法解决林区行人导航问题的原因:①现有行人导航研究理念上的局限。②现有技术在解决林区行人导航问题时的矛盾。确立了本文的研究目标:明确林区行人导航的基础理论和技术架构,探索关键技术问题并进行应用研究。(2)研究了林区行人导航基础理论与技术架构①本文探讨了林区行人导航的基础理论。明确了林区行人导航的基本概念,提出了林区行人导航的特征和内涵,抽象出了林区行人导航的一般过程。②基于林区行人导航基础理论的研究成果,总结了林区行人导航系统的技术架构,阐述了其应用场景,提出了对相关功能的技术要求和急需解决的关键技术问题。(3)研究了基于矢量数据结构的林区行人导航关键技术①提出了基于改进导航图的林区行人路网生成方法。将林区步行环境抽象为障碍空间,提出了导航点生成、优化方法和基于动态锥形扫描法的导航边生成算法,生成稀疏的改进导航图,实现了矢量数据对开放空间的有效建模,进而融合现有道路数据生成林区行人路网。②提出了林区矢量步行路径的自然语言描述方法。以地标为引导线索,通过构造地标可视域建立空间对象间的参考关系,使用空间位置描述方法生成描述词和描述短语。提出了全局路径描述算法和局部路径描述算法,将路径输出为连续的地标和行为要求构成的文字信息。(4)研究了基于栅格数据结构的林区行人导航关键技术①提出了林区步行最优路径分析方法。引入了可步行性的概念,将林区步行环境定性划分为可行域、不可行域和易行域,通过定义并构建综合可步行性栅格,计算步行成本,进而构建栅格步行网络模型,实现了栅格数据对混合空间的建模和最优步行路径规划。②提出了林区栅格步行路径的自然语言描述方法。针对栅格路径的专题属性建立栅格路径描述数据模型,从中提取路径的三维几何形态和地标参照特征,以此为依据将栅格路径分为若干路径片段,并组合为复合路段。提出了全局和局部路径描述算法,实现了林区栅格步行路径的两类自然语言描述的自动生成。(5)对林区行人导航关键技术进行了应用研究本文以鹫峰国家森林公园为研究区,结合二类调查需要,分析、设计并实现了鹫峰森林资源二类调查系统(JF_FRSS)。分析了用户类型及需求,对系统的桌面端和移动端进行了详细的功能设计和存储设计。通过建立林区行人导航功能并实现关键技术,验证了本文所提出技术方法的可行性,同时对今后的技术应用起到了一定的示范作用。