一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛gps數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及交通信息領(lǐng)域和地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，提供一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，可生成高精度的道路矢量地圖，包括如下步驟：1）選定需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域，篩選出區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)，按路線對(duì)區(qū)域內(nèi)的GPS定位點(diǎn)進(jìn)行分組；2）對(duì)分組后的GPS定位點(diǎn)進(jìn)行分段，確定每一段的GPS數(shù)據(jù)集；3）以GPS數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定各路段終點(diǎn)的位置；4）將各路段連接成路線；5）確定各路線之間的連通性，剔除不連通的路線，生成完整道路路網(wǎng)，獲得道路路網(wǎng)矢量地圖。
【專利說(shuō)明】—種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通信息領(lǐng)域和地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)以其顯著的地理圖形和空間定位的功能，在ITS中得到了廣泛的應(yīng)用，最突出的應(yīng)用表現(xiàn)在車(chē)輛導(dǎo)航以及誘導(dǎo)系統(tǒng)。車(chē)輛導(dǎo)航及誘導(dǎo)系統(tǒng)可以基于實(shí)時(shí)的交通運(yùn)行狀態(tài)，利用先進(jìn)的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對(duì)車(chē)輛的行駛路線進(jìn)行合理規(guī)劃和引導(dǎo)，同時(shí)還可為使用者提供實(shí)時(shí)的全方位的服務(wù)信息，避免交通擁堵加劇，提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩托省＼?chē)輛導(dǎo)航及誘導(dǎo)系統(tǒng)已成為ITS的重要組成部分。
[0003]矢量地圖是GIS的核心組成部分，扮演著平臺(tái)、對(duì)象、工具等多重不可替代的角色，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在地圖學(xué)中的應(yīng)用逐步形成和發(fā)展的，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成并在計(jì)算機(jī)環(huán)境中使用的地圖。矢量地圖以點(diǎn)、線、面為基本元素，結(jié)合在其直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，構(gòu)建具備空間信息要素的數(shù)據(jù)模型。與柵格地圖相比，矢量地圖占用空間更小，且縮放操作不會(huì)失真并可可以進(jìn)行信息交互操作。矢量地圖的這些特性為其在ITS中的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。
[0004]GIS是大量地理信息矢量地圖疊加的綜合，對(duì)于ITS用GIS而言，矢量地圖中的道路矢量地圖無(wú)疑是最為重要部分。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中存在以下兩個(gè)問(wèn)題嚴(yán)重制約了GIS在ITS的大規(guī)模應(yīng)用:
[0005]①道路矢量地圖制作成本高昂，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用
[0006]當(dāng)前，道路矢量地圖的制作需要大量的人力及非常繁重的勞動(dòng)，這使得地理信息詳盡、精確度較高的道路矢量地圖制作成本居高不下，在很大程度上限制了道路矢量地圖的大規(guī)模應(yīng)用。
[0007]②制作多依賴手工完成，且更新速度慢，造成道路矢量地圖的精度較差
[0008]ITS中眾多子系統(tǒng)的性能依賴于道路矢量地圖道路網(wǎng)絡(luò)的完備性和精確性。因此，為保證這些系統(tǒng)的性能，必須要保證道路矢量地圖的準(zhǔn)確性。然而，一方面商業(yè)道路矢量地圖多依賴手工完成，制圖員的專業(yè)素質(zhì)會(huì)對(duì)地圖的精度產(chǎn)生很大影響；另一方面，由于經(jīng)費(fèi)等限制，道路矢量地圖不能及時(shí)更新，當(dāng)?shù)缆愤M(jìn)行新建或改建后，原有路網(wǎng)便不能反映真實(shí)路網(wǎng)情況。這兩個(gè)方面的原因，使得一些商業(yè)地圖中的道路矢量地圖存在位置誤差較大、道路位置移位嚴(yán)重和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與真實(shí)情況不符等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明提供一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，可提高道路位置精度，生成高精度的道路矢量地圖。[0010]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問(wèn)題:
[0011]利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，包括如下步驟:
[0012]I)選定需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域，篩選出區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)，按路線對(duì)區(qū)域內(nèi)的GPS定位點(diǎn)進(jìn)行分組；
[0013]2)對(duì)分組后的GPS定位點(diǎn)進(jìn)行分段，確定每一段的GPS數(shù)據(jù)集；
[0014]3)以GPS數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定各路段終點(diǎn)的位置；
[0015]4)將各路段連接成路線；
[0016]5)確定各路線之間的連通性，剔除不連通的路線，生成完整道路路網(wǎng)，獲得道路路網(wǎng)矢量地圖。
[0017]進(jìn)一步，所述步驟I)具體包括如下步驟:
[0018]11)選定需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域，篩選出區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)，形成車(chē)輛行駛軌跡；
[0019]12)確定需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域中心點(diǎn)的坐標(biāo)，由區(qū)域中心點(diǎn)出發(fā)，劃出等分線，將需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域劃分為n等份，n>l，并對(duì)等分線依次編碼；
[0020]13)獲取等分線與行駛軌跡的交點(diǎn)，計(jì)算各個(gè)交點(diǎn)到區(qū)域中心點(diǎn)的距離；
[0021]14)以N (N>2)條車(chē)輛行駛軌跡上交點(diǎn)與中心點(diǎn)的距離為縱坐標(biāo)，以等分線的編碼為橫坐標(biāo)，對(duì)車(chē)輛行駛軌跡進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；
[0022]15)按各車(chē)輛行駛軌跡與等分線交點(diǎn)的順序，將等分線的編碼依次排列；
[0023]16)分析每?jī)蓷l車(chē)輛行駛軌跡的重合和分離關(guān)系，若兩條車(chē)輛行駛軌跡有重合部分和分離部分，則獲取分離交點(diǎn)，將分離交點(diǎn)作為各路線的交點(diǎn)，篩選出各路線對(duì)應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)。
[0024]進(jìn)一步，所述步驟16)具體包括如下步驟:
[0025]161)分別計(jì)算每?jī)蓷l車(chē)輛行駛軌跡的重合指數(shù)f。，對(duì)各車(chē)輛行駛軌跡之間的重合與分離關(guān)系進(jìn)行量化:
[0026
【權(quán)利要求】
1.一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)選定需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域，篩選出區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)，按路線對(duì)區(qū)域內(nèi)的GPS定位點(diǎn)進(jìn)行分組； 2)對(duì)分組后的GPS定位點(diǎn)進(jìn)行分段，確定每一段的GPS數(shù)據(jù)集； 3)以GPS數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定各路段終點(diǎn)的位置； 4)將各路段連接成路線； 5)確定各路線之間的連通性，剔除不連通的路線，生成完整道路路網(wǎng)，獲得道路路網(wǎng)矢量地圖。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:所述步驟I)具體包括如下步驟: 11)選定需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域，篩選出區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)，形成車(chē)輛行駛軌跡； 12)確定需生成道路路網(wǎng)矢量地圖的區(qū)域中心點(diǎn)的坐標(biāo)，由區(qū)域中心點(diǎn)出發(fā)，劃出等分線，將需生成道路路網(wǎng)矢量 地圖的區(qū)域劃分為n等份，n>l，并對(duì)等分線依次編碼； 13)獲取等分線與行駛軌跡的交點(diǎn)，計(jì)算各個(gè)交點(diǎn)到區(qū)域中心點(diǎn)的距離； 14)以N條車(chē)輛行駛軌跡上交點(diǎn)與中心點(diǎn)的距離為縱坐標(biāo)，以等分線的編碼為橫坐標(biāo)，對(duì)車(chē)輛行駛軌跡進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，N>2 ； 15)按各車(chē)輛行駛軌跡與等分線交點(diǎn)的順序，將等分線的編碼依次排列； 16)分析每?jī)蓷l車(chē)輛行駛軌跡的重合和分離關(guān)系，若兩條車(chē)輛行駛軌跡有重合部分和分離部分，則獲取分離交點(diǎn)，將分離交點(diǎn)作為各路線的交點(diǎn)，篩選出各路線對(duì)應(yīng)的GP S數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:所述步驟16)具體包括如下步驟: 161)分別計(jì)算每?jī)蓷l車(chē)輛行駛軌跡的重合指數(shù)f。，對(duì)各車(chē)輛行駛軌跡之間的重合與分離關(guān)系進(jìn)行量化: fM = E+MT -4-)2




f 其中，假設(shè)車(chē)輛行駛軌跡a和車(chē)輛行駛軌跡b與相同的連續(xù)等分線集18至^有交點(diǎn)，分別為(a?...，a>k)和(bm，...，bm+k)，則交點(diǎn)到區(qū)域中心點(diǎn)的距離分別為和(<，...，<’，0表示上一個(gè)分離交點(diǎn)在(aj，…，aj+k)和(bm，…，bm+k)中的順序編碼，fc(h)表示(a」，aJ+k)和(bm，bffl+k)中從第o+l個(gè)交點(diǎn)到第h個(gè)交點(diǎn)之間的軌跡重合指數(shù)，其中 h=0，；
162)如果fe(h) ( Fc, Fc 為固定閾值,貝U (a」,...，aJ+k)和(bm,...，bm+k)中從第 o+l 個(gè)交點(diǎn)到第h個(gè)交點(diǎn)之間的兩條軌跡是重合的，則第o+l個(gè)交點(diǎn)和第h個(gè)交點(diǎn)為分離交點(diǎn)；若fc(h) >FC,M (aj,..., aJ+k)和(bm，...，bm+k)中第h個(gè)交點(diǎn)就是兩條軌跡的交叉點(diǎn)，亦即分離交點(diǎn)，其交點(diǎn)的位置即是交叉點(diǎn)的位置； 163)對(duì)于車(chē)輛行駛軌跡a，交點(diǎn)(ay...，apk)中第o+l個(gè)交點(diǎn)到第h_l個(gè)交點(diǎn)之間的GPS定位點(diǎn)被篩選出來(lái)作為該路線生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；對(duì)于車(chē)輛行駛軌跡b，交點(diǎn)(bm,...，bm+k)中第o+l個(gè)交點(diǎn)到第h-1個(gè)交點(diǎn)之間的GPS定位點(diǎn)被篩選出來(lái)作為該路線生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:所述步驟2)中，使用路段劃分函數(shù)F1 (k)，對(duì)一組內(nèi)的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行分段劃分，確定每一段的GPS數(shù)據(jù)集:
5.如權(quán)利要求4所述的一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:所述步驟3)中，以包含GPS定位點(diǎn)數(shù)量由多至少，依次判斷各路段GPS數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的F1 (k)的值，當(dāng)F1 (k)大于閾值Fl時(shí)，該路段第k個(gè)GPS定位點(diǎn)將作為路段的終點(diǎn)，而路段的起點(diǎn)即是上一條路段的終點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:所述步驟3)中，還包括對(duì)路段的終點(diǎn)進(jìn)行徑向誤差、航向角誤差進(jìn)行校正的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:所述步驟3)中，通過(guò)以下方法對(duì)路段的終點(diǎn)進(jìn)行徑向誤差校正: 將線段Im的終點(diǎn)匕沿垂直于路段方向向右側(cè)移動(dòng)了距離h，得到終點(diǎn)P' E(x' e, y' e)；
8.如權(quán)利要求1所述的一種利用城市浮動(dòng)車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)生成道路路網(wǎng)矢量地圖的方法，其特征在于:所述步驟5)中，具體包括如下步驟: 51)以一條路線L的終點(diǎn)為圓心，以半徑r做圓，搜索起點(diǎn)在該圓形區(qū)域內(nèi)的所有道路路線，得到路線集C1U2,...)； 52)依次比較L和路線集中路線Ii中的浮動(dòng)車(chē)的信息，若L和路線Ii中不存在相同的車(chē)輛，那么說(shuō)明L和路線Ii (i=l, 2，...)不是聯(lián)通的，將Ii從路線集C1中剔除； 53)依次比較L和路線集C1中路線li(i=l，2，...)的航向角信息，若L與路線Ii的方向相反，則將將Ii從路線集C1中剔除； 54)若路線集C1中所有的路線與L都是聯(lián)通的，將L的終點(diǎn)與路線集C1中所有的路線的起點(diǎn)連接起來(lái)，生成完整道路路網(wǎng)，獲得道路路網(wǎng)矢量地圖。
【文檔編號(hào)】G08G1/01GK103617731SQ201310405880
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】孫棣華, 劉衛(wèi)寧, 廖孝勇, 趙敏, 鄭林江, 徐靜 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)