一種基于出租車(chē)gps的道路網(wǎng)絡(luò)提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路網(wǎng)絡(luò)提取方法,特別是一種基于出租車(chē)GPS的道路網(wǎng)絡(luò)提取方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)城市交通發(fā)展迅猛,道路建設(shè)日新月異。國(guó)內(nèi)尚缺乏可供交通規(guī)劃師或交通 研究者用于交通分析的權(quán)威道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布,因此,國(guó)內(nèi)交通規(guī)劃或研究的現(xiàn)狀路網(wǎng)往 往采用規(guī)劃部門(mén)提供的早先勘測(cè)的路網(wǎng)信息,或者規(guī)劃團(tuán)隊(duì)花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行實(shí)地 調(diào)研以更新與矯正路網(wǎng)信息。前者獲得的路網(wǎng)信息嚴(yán)重滯后;后者則也要花費(fèi)大量的時(shí)間, 獲得的數(shù)據(jù)缺乏了時(shí)效性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種低成本、高效率的基于出租車(chē)GPS的道路網(wǎng) 絡(luò)提取方法。
[0004] 本發(fā)明所述的基于出租車(chē)GPS的道路網(wǎng)絡(luò)提取方法,包括如下的步驟:
[0005] S1 :提取一個(gè)工作日的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù):數(shù)據(jù)庫(kù)包括8列,即車(chē)輛編號(hào)、觸發(fā)事 件、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、GPS時(shí)間、GPS經(jīng)度、GPS煒度、GPS速度和GPS方向;
[0006] S2 :限定識(shí)別城市邊界:提取城市行政區(qū)域邊界最西端、最東端、最北端和最南端 的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)包含經(jīng)度與煒度;設(shè)置最西端的經(jīng)度坐標(biāo)為城市邊界的經(jīng)度最小值 L0N_、設(shè)置最東端的經(jīng)度坐標(biāo)為城市邊界的經(jīng)度最大值L0N_、設(shè)置最北端的煒度坐標(biāo)為 城市邊界的煒度最大值LAT_、設(shè)置最南端的煒度坐標(biāo)為城市邊界的煒度最小值LAT_,四 個(gè)邊界值圍合形成的區(qū)域即為觀測(cè)范圍;剔除步驟S1中獲得的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù)中不滿足 式⑴的數(shù)據(jù)行;
[0007] L0UGPS 經(jīng)度 α〇ΝΜΧ,并且 LAUGPS 煒度〈LAI^x (1)
[0008] S3 :數(shù)據(jù)清洗:將步驟S2處理后的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù)依次按照GPS時(shí)間、車(chē)輛編 號(hào)兩個(gè)變量升序排列,使得新形成的數(shù)據(jù)庫(kù)中同一車(chē)輛的數(shù)據(jù)行連在一起并按時(shí)間先后排 列;刪除非道路數(shù)據(jù)行與位置異常數(shù)據(jù)行,得到有效出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù);設(shè)定全局迭代變量 iteration為1 ;其中,刪除非道路數(shù)據(jù)行是刪除符合式(2)的數(shù)據(jù)行:
[0009] 判斷條件1 :運(yùn)營(yíng)狀態(tài)=2或者3,并且GPS速度=0 (2)
[0010] 刪除位置異常數(shù)據(jù)行是刪除DXiX+1滿足式(3)時(shí)的第x+1行數(shù)據(jù):
[0011] 判斷條件 2 :?χ,χ+1>νΜΧ · (Tx+1-Tx) (3)
[0012] Dx,x+1 如式(4)所示:
[0014] 其中,DXiX+1為刪除了非道路數(shù)據(jù)行之后得到的數(shù)據(jù)庫(kù)中的相鄰行兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間 的距離,V_為城市道路的最大限速值,r為地球的半徑,Τχ、Φχ、λχ*刪除了非道路數(shù)據(jù)行 之后得到的數(shù)據(jù)庫(kù)中的第X行GPS時(shí)間、GPS煒度和GPS經(jīng)度,Τχ+1、Φχ+1、λ x+1為刪除了非 道路數(shù)據(jù)行之后得到的數(shù)據(jù)庫(kù)中的第χ+l行GPS時(shí)間、GPS煒度和GPS經(jīng)度;
[0015] S4 :觀測(cè)范圍的劃分:將步驟S2確定的觀測(cè)范圍切割為m行η列的矩形地塊,其 中m與η由式(5)與式(6)得到,切割邊界的煒度latai和經(jīng)度Ion ^分別由式(7)與式 (8)得到:
[0020] S5 :交叉口的判別:對(duì)步驟S4中得到的矩形地塊進(jìn)行交叉口識(shí)別,也即將落在一 個(gè)地塊中的有效出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù)的所有經(jīng)煒度坐標(biāo)組成子數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)所有子數(shù)據(jù)庫(kù),依 據(jù)經(jīng)度與煒度的跨度,均勻劃分為10X10個(gè)檢測(cè)單元,然后根據(jù)交叉口判斷條件判斷每個(gè) 檢測(cè)單元中是否存在交叉口以及交叉口的位置,將所有識(shí)別的交叉口的位置記錄在交叉口 檢測(cè)列表中,最后對(duì)全局迭代變量iteration進(jìn)行賦值與判別;其中,交叉口判斷條件為: 檢測(cè)單元中包含的數(shù)據(jù)行超過(guò)40行,并且這些數(shù)據(jù)行所包含的不重復(fù)的"GPS方位"值的個(gè) 數(shù)大于40 ;
[0021] S6 :基于交叉口的路段識(shí)別:將步驟S5得到的交叉口檢測(cè)列表轉(zhuǎn)化為待檢測(cè)交叉 口點(diǎn)對(duì)表,每個(gè)待檢測(cè)交叉口點(diǎn)對(duì)由起始交叉口與終止交叉口組成;對(duì)每一組待檢測(cè)交叉 口點(diǎn)對(duì),判斷起始交叉口與終止交叉口之間是否存在道路,若存在,則將起始交叉口與終止 交叉口的坐標(biāo)記錄在路段檢測(cè)列表中,并刪除重復(fù)誤判路段;
[0022] S7 :輸出道路屬性表:輸出步驟S5得到的交叉口檢測(cè)列表以及步驟S6得到的路 段檢測(cè)列表。
[0023] 進(jìn)一步,所述步驟S5中的交叉口的位置包括交叉口經(jīng)度和交叉口煒度,交叉口經(jīng) 度為檢測(cè)單元中所有數(shù)據(jù)行的經(jīng)度的平均值,交叉口煒度為檢測(cè)單元中所有數(shù)據(jù)行的煒度 的平均值。
[0024] 進(jìn)一步,所述步驟S5中對(duì)全局迭代變量iteration進(jìn)行賦值與判別是對(duì)全局迭代 變量iteration加1并重新賦值,判斷如果全局迭代變量iteration不等于3,則回到步驟 S4,如果全局迭代變量iteration等于3,則進(jìn)入步驟S6。
[0025] 進(jìn)一步,所述步驟S6包括以下的子步驟:
[0026] S6. 1 :交叉口檢測(cè)列表轉(zhuǎn)化為待檢測(cè)交叉口點(diǎn)對(duì)表:根據(jù)式(4)計(jì)算交叉口檢測(cè) 列表中的任一交叉口與其余交叉口之間的距離,篩選出該距離小于2km的交叉口點(diǎn)對(duì)組成 待檢測(cè)交叉口點(diǎn)對(duì)表,該點(diǎn)對(duì)表包含5個(gè)變量,即起始交叉口經(jīng)度lonstart、起始交叉口煒度 latjstiii't、終止父叉口經(jīng)度l〇nend、終止父叉口韓度latend、兩父叉口距1? Ds e;其中,根據(jù)式(9) 來(lái)計(jì)算," S "代表起始交叉口," e "代表終止交叉口:
[0028] S6. 2 :對(duì)每一組待檢測(cè)交叉口點(diǎn)對(duì),判斷起始交叉口與終止交叉口之間是否存在 道路:首先,限定道路檢測(cè)區(qū)域,該區(qū)域由起始交叉口與終止交叉口坐標(biāo)連線向兩側(cè)各偏移 20m的兩條直線和分別經(jīng)過(guò)起始交叉口、終止交叉口的這兩條直線的垂線圍合而成;然后 將檢測(cè)區(qū)域沿交叉口連線方向平均分成個(gè)矩形子塊,若少于20個(gè)連續(xù)矩形 子塊內(nèi)不含有任何有效出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)煒度坐標(biāo)點(diǎn),則表明兩交叉口之間存在道路, 將該交叉口點(diǎn)對(duì)的5個(gè)變量記錄到道路檢測(cè)列表中;
[0029] S6. 3 :刪除重復(fù)誤判路段:根據(jù)式(10)計(jì)算步驟S6. 2獲得的道路檢測(cè)列表中終 止交叉口與起始交叉口連線所形成的角度Θ,其中atan2是已將象限納入考量的反正切函 數(shù);將道路檢測(cè)列表先后按照角度Θ與起始交叉口經(jīng)度lonstart排序,使得相同起始交叉口 的數(shù)據(jù)行連在一起并按照角度值大小排序;對(duì)比相同起始交叉口的相鄰數(shù)據(jù)行的角度Θ, 如果二者差別小于40°,則刪除較大距離Dse的數(shù)據(jù)行;然后將所有數(shù)據(jù)行中的角度Θ介 于270°與360°之間的值替換為Θ-360°,重新將道路檢測(cè)列表先后按照角度Θ與起始 交叉口經(jīng)度l〇nstart排序,對(duì)比相同起始交叉口的相鄰數(shù)據(jù)行的角度Θ,如果二者差別小于 40°,則刪除較大距離Ds e的數(shù)據(jù)行;
[0030] Θ = atan2 (latend_latstart,lonend_lonstart) (10) 〇
[0031] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0032] 1)提取的路網(wǎng)信息更新、更精確:傳統(tǒng)通過(guò)規(guī)劃部門(mén)提供的現(xiàn)狀城市CAD路網(wǎng)提 取道路信息的方法,很大程度上依賴規(guī)劃部門(mén)路網(wǎng)的更新時(shí)間;中國(guó)絕大多數(shù)城市規(guī)劃部 門(mén)路網(wǎng)更新往往與城市規(guī)劃同步,幾年進(jìn)行一次,勢(shì)必導(dǎo)致提取的路網(wǎng)信息滯后;而本發(fā)明 方法可以根據(jù)近期的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)提取,只要有出租車(chē)經(jīng)過(guò)的道路均可以被識(shí)別,大大 提尚了路網(wǎng)?目息的時(shí)效性和精確性;
[0033] 2)運(yùn)算速度快:傳統(tǒng)的道路網(wǎng)絡(luò)提取方法,在滯后的現(xiàn)狀城市CAD基礎(chǔ)上,結(jié)合大 量的人力實(shí)地踏勘才能獲得最新的路網(wǎng)信息,整個(gè)過(guò)程耗時(shí)耗力;調(diào)查過(guò)程可以持續(xù)幾周 甚至更長(zhǎng)時(shí)間;而本發(fā)明方法利用近期的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù),可在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)提取詳細(xì)的最 新的路網(wǎng)信息,大大節(jié)省了工時(shí),提高了交通相關(guān)規(guī)劃的效率;
[0034] 3)計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)算,減少了人力投入,降低了誤差:該發(fā)明方法可以完全由計(jì)算 機(jī)運(yùn)算得到,既節(jié)省了人力調(diào)查的投入,又防止了人力參與而產(chǎn)生的人為誤差,也大大節(jié)省 了數(shù)據(jù)更新的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖;
[0036] 圖2為本發(fā)明的觀測(cè)范圍劃分的示意圖;
[0037] 圖3為本發(fā)明的道路檢測(cè)區(qū)域的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。
[0039] 本發(fā)明提供的一種基于出租車(chē)GPS的道路網(wǎng)絡(luò)提取方法,如圖1所示,包括如下的 步驟:
[0040] S1 :提取一個(gè)工作日的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù):數(shù)據(jù)庫(kù)包括8列,即車(chē)輛編號(hào)、觸發(fā)事 件、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、GPS時(shí)間、GPS經(jīng)度、GPS煒度、GPS速度和GPS方向,變量的提取格式要求與 含義如式(1)所示:
[0042] S2 :限定識(shí)別城市邊界:提取城市行政區(qū)域邊界最西端、最東端、最北端和最南端 的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)包含經(jīng)度與煒度;設(shè)置最西端的經(jīng)度坐標(biāo)為城市邊界的經(jīng)度最小值 L0N_、設(shè)置最東端的經(jīng)度坐標(biāo)為城市邊界的經(jīng)度最大值L0N_、設(shè)置最北端的煒度坐標(biāo)為 城市邊界的煒度最大值LAT_、設(shè)置最南端的煒度坐標(biāo)為城市邊界的煒度最小值LAT_,四 個(gè)邊界值圍合形成的區(qū)域即為觀測(cè)范圍;剔除步驟S1中獲得的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù)中不滿足 式⑵的數(shù)據(jù)行;
[0043] L0UGPS 經(jīng)度 α〇ΝΜΧ,并且 LAUGPS 煒度〈LAI^x (2)
[0044] S3 :數(shù)據(jù)清洗:將步驟S2處理后的出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù)依次按照GPS時(shí)間、車(chē)輛編 號(hào)兩個(gè)變量升序排列,使得新形成的數(shù)據(jù)庫(kù)中同一車(chē)輛的數(shù)據(jù)行連在一起并按時(shí)間先后排 列;刪除非道路數(shù)據(jù)行與位置異常數(shù)據(jù)行,得到有效出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)庫(kù);設(shè)定全局迭代變量 iteration為1 ;其中,刪除非道路數(shù)據(jù)行是刪除符合式(3)的數(shù)據(jù)行:
[0045] 判斷條件1 :運(yùn)營(yíng)狀態(tài)=2或者3,并且GPS速度=0 (3)刪除位置異常數(shù)據(jù)行是 刪除Dx,x+1滿足式(4)時(shí)的第x+1行數(shù)據(jù):
[0046] 判斷條件 2 :?χ,χ+1>νΜΧ · (Tx+1-Tx) (4)DX,X+1 如式(5)所示:
[0048] 其中,DXiX+1為刪除了非道路數(shù)據(jù)行之后得到的數(shù)據(jù)庫(kù)中的相鄰行兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間 的距離,V_為城市道路的最大限速值,r為地球的半徑,Τχ、Φχ、λχ*刪除了非道路數(shù)據(jù)行 之后得到的數(shù)據(jù)庫(kù)中的第X行GPS時(shí)間、GPS煒度和GPS經(jīng)度,Τχ+1、Φχ+1、λ χ+1為刪除了非 道路數(shù)據(jù)行之后得到的數(shù)據(jù)庫(kù)中的