[發明專利]一種公交GPS軌跡數據的路網匹配方法

有效

• 申請號: 201410567664.6
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104318766A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 張健欽;李明軒;杜明義;徐志潔
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/123
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及交通領域，尤其涉及一種公交GPS軌跡數據的路網匹配方法。

背景技術

目前路況信息的判斷需要借助公交車GPS軌跡數據，判斷過程中，需要先將GPS軌跡數據匹配至路網中。浮動車數據反映在地圖上是一個個具有空間坐標的離散點要素，但受到在GPS定位和信息傳輸過程、地圖矢量化過程、不同空間坐標參考系的選取和相互轉換過程中多種因素的共同作用，使其絕大多數游離于路網線要素之外，無法與道路直接進行空間關系的分析和處理。因此，將浮動車GPS定位點盡可能真實地歸屬到城市路網中的某路段，確定并得到車輛某時刻的道路實際行駛位置的處理過程，是路網匹配算法的主要內容。

經典的路網匹配算法不具有普適性。候選匹配路段是指分布于浮動車GPS定位點周圍的可能與之匹配的路段集合。從全路網線要素中快速檢索出每個GPS定位點的候選匹配路段是一個高效路網匹配算法的前提。通過劃分網格來打斷道路，并采用某種數據結構和建立相應編碼規則的方法，具有索引方法靈活、提取目標要素快速等突出特點，在地理空間數據的處理上應用廣泛，但在實際使用中也存在著一些不足，進而使路況信息的計算準確度不夠，不能真實反映地實際的路況信息。

(1)網格劃分法帶來大量零碎路段

由于地圖格網的網格大小相同，而城市路網疏密程度不同，因而不好控制道路打斷后的路段長度，在實現過程中往往會出現大量被截斷且長度較小的零碎路段，給匹配處理額外增加了一定程度的性能負擔。例如，采用200米×200米的網格對全路網進行網格劃分，產生的線路總長小于10米的路段數達到了一定比例。

(2)候選匹配路段所在格網的查找過程較為復雜

在匹配過程中，首先需要查找待匹配點周圍的候選匹配路段?；诰W格劃分的檢索方法是利用GPS定位點距離網格四條邊的距離，并對比GPS定位點精度的閾值范圍來判斷是否獲取當前網格或某幾個周邊鄰域網格中的路段。但由于鄰域網格數量隨位置有3個、5個、8個，隨方向有上、下、左、右、左上、左下、右上、右下多種情況，因而查找過程較為復雜，且容易將本身不符合條件的路段也作為候選考慮對象，需要進一步判斷才能排除。

因此，需要設計一種不額外增加網格打斷的路段、匹配結果準確的路網匹配方法。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種將公交GPS軌跡數據準確匹配至路網中的方法。

本發明提供的技術方案為：

一種公交GPS軌跡數據的路網匹配方法，包括：

步驟一、采集一個時間段內一輛公交車的所有GPS軌跡數據，每組GPS軌跡數據包括時間值和經緯度坐標，利用經緯度坐標確定一個軌跡點，將所有的軌跡點根據時間先后順序排序；

步驟二、對所有的軌跡點依次執行以下計算：在公交路網數據結構中，為一個軌跡點確定至少一個候選匹配路段并構成一個候選匹配路段集合，計算該軌跡點在每個候選匹配路段上的投影點并以投影點作為候選匹配點；

步驟三、為第一個軌跡點確定唯一的一個匹配路段和一個匹配點，逐個對除第一個軌跡點之外的剩余軌跡點的候選匹配路段集合進行判斷：對于第N個軌跡點，

(1)當其僅有一個該候選匹配路段屬于第N-1個軌跡點的任一個候選匹配點所在路段的第M級后繼路段時，則將第N個軌跡點在該候選匹配路段上的候選匹配點判定為匹配點，

(2)當有多個候選匹配路段屬于第N-1個軌跡點的其中一個候選匹配點所在路段的第M級后繼路段時，則再對每一個候選匹配路段進行以下判斷：如果在一個候選匹配路段的第Z級后繼路段是第N+1個軌跡點的候選匹配路段，則將第N個軌跡點在該候選匹配路段上的候選匹配點判定為匹配點，并依次計算第1個軌跡點的匹配點到第N+1個軌跡點的所有候選匹配點的第一行駛距離，如果一個候選匹配路段的第Z級至第Z+a級后繼路段都不是第N+1個軌跡點的候選匹配路段，則計算第1個軌跡點的匹配點到該候選匹配路段的第Z+a級后繼路段的終點的第二行駛距離，將多個候選匹配路段進行比較，當一個候選匹配路段的第二行駛距離均大于剩余的候選匹配路段的第一行駛距離，則將該候選匹配路段從候選匹配路段集合中剔除，其中，M為取值大于等于1的正整數，Z、a為取值大于等于1的正整數，

其中，N為取值大于1的正整數，每進行完一個軌跡點的候選匹配路段集合的判斷，N取值加1，重復執行上述過程；

步驟四、將所有的軌跡點的匹配點連接成多條候選行車軌跡，其中，同一個軌跡點的不同匹配點屬于不同的候選行車軌跡，將匹配點個數最多的候選行車軌跡判定為行車軌跡；