[發(fā)明專利]一種基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的道路網(wǎng)重建方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810361223.9
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108920481B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊林;王帥鑫;張志勇;左澤均;李圣文;葉亞琴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G06F16/29
• 分類號(hào): G06F16/29;G06F16/2458;G06F16/28;G06Q50/26;H04W4/029
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

1.一種基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的道路網(wǎng)重建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)獲取原始數(shù)據(jù)集，原始數(shù)據(jù)集包括訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和預(yù)測數(shù)據(jù)集；其中原始數(shù)據(jù)集為根據(jù)手機(jī)定位數(shù)據(jù)得到的軌跡點(diǎn)；

步驟2)對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和預(yù)測數(shù)據(jù)集分別利用時(shí)間和密度兩個(gè)維度進(jìn)行特征構(gòu)建與組合，并隨之生成訓(xùn)練集和預(yù)測集，時(shí)間維度通過將一天劃分成7個(gè)不同的時(shí)段來實(shí)現(xiàn)；

所述利用時(shí)間和密度兩個(gè)維度進(jìn)行特征構(gòu)建與組合的具體步驟如下：通過分析人們的行為模式，基于封閉小區(qū)內(nèi)道路和非道路的時(shí)空密度分布差異構(gòu)建特征空間，通過緩沖區(qū)內(nèi)軌跡點(diǎn)數(shù)量、基于約束Delaunay三角網(wǎng)的鄰接三角形邊長度和Voronoi圖中多邊形的面積三種幾何特征聯(lián)合時(shí)間維度表達(dá)軌跡點(diǎn)時(shí)空分布的聚集性差異；基于上述三種不同幾何特征與7個(gè)不同的時(shí)段進(jìn)行特征組合所建立的特征集構(gòu)建分類器進(jìn)行道路點(diǎn)識(shí)別；

步驟3)使用生成的訓(xùn)練集，基于機(jī)器學(xué)習(xí)中的算法學(xué)習(xí)得到采樣點(diǎn)分類模型；

步驟4)將學(xué)習(xí)到的分類模型應(yīng)用于預(yù)測集，將軌跡點(diǎn)劃分為道路點(diǎn)和非道路點(diǎn)；

步驟5)基于約束Delaunay三角網(wǎng)對(duì)已識(shí)別出的道路點(diǎn)進(jìn)行道路構(gòu)建，具體包括：

使用步驟4中提取得到的道路點(diǎn)形成的道路點(diǎn)集合構(gòu)建約束Delaunay三角網(wǎng)，根據(jù)鄰接三角形個(gè)數(shù)，將三角網(wǎng)中的三角形分為3類，分別對(duì)應(yīng)道路的出入口、道路的主干和道路交叉口，分別對(duì)其進(jìn)行處理，提取道路中心線，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

在已識(shí)別出的道路點(diǎn)集合上構(gòu)建約束Delaunay三角網(wǎng)，將三角網(wǎng)中的三角形分為3類：只有一邊有鄰近三角形的為A類,兩邊有鄰近三角形的為B類，三邊均有鄰近三角形的為C類，A類三角形連接唯一鄰近邊的中點(diǎn)與其相對(duì)的頂點(diǎn)，B類三角形連接兩條鄰近邊的中點(diǎn)，C類三角形連接重心與三邊的中點(diǎn)，在搜索連接過程中，先從C類三角形開始搜索，終止于A類三角形或C類三角形，得到網(wǎng)絡(luò)一條邊，直到處理完C類三角形；再采用從A類三角形開始搜索，終止于A類三角形，得到所有邊，從而形成道路中心線網(wǎng)絡(luò)；

步驟6)按照拓?fù)潢P(guān)系，修改道路中心線，從而完成道路網(wǎng)的重建，具體為：

優(yōu)化和完善道路中心線，對(duì)交叉口附近的道路中心線進(jìn)行拉直處理，從而完成封閉區(qū)域精細(xì)化道路網(wǎng)的重建，具體處理方式如下：

對(duì)于交叉口附近的弧形路網(wǎng)，從交叉點(diǎn)開始，以一定的長度裁剪掉直線，再比較裁剪后剩余線的角度，當(dāng)兩線的角度滿足一定范圍時(shí)，連接兩線成一條線，當(dāng)是十字路口時(shí)，求得交點(diǎn)作為網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)，最終形成道路網(wǎng)，從而完成封閉區(qū)域道路網(wǎng)的重建。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的道路網(wǎng)重建方法，其特征在于，

所述步驟1中訓(xùn)練數(shù)據(jù)集是根據(jù)下述方式得到：獲取多個(gè)封閉小區(qū)內(nèi)部軌跡點(diǎn)的分布模式，選擇軌跡點(diǎn)分布模式不同的多個(gè)不重疊的小規(guī)模區(qū)域組成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的道路網(wǎng)重建方法，其特征在于，所述步驟3中學(xué)習(xí)算法包括隨機(jī)森林、支持向量機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的道路網(wǎng)重建方法，其特征在于，對(duì)于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，使用相對(duì)應(yīng)的OSM數(shù)據(jù)，基于OSM中不完善的路網(wǎng)數(shù)據(jù)按照一定半徑生成線緩沖區(qū)，落在緩沖區(qū)內(nèi)的軌跡點(diǎn)標(biāo)記為1，落在緩沖區(qū)之外的軌跡點(diǎn)標(biāo)記為0，基于此，將訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的軌跡點(diǎn)分為道路點(diǎn)和非道路點(diǎn)兩類，作為后續(xù)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型時(shí)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。

5.一種基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的道路網(wǎng)重建系統(tǒng)，其特征在于，采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的道路網(wǎng)重建方法進(jìn)行道路網(wǎng)重建。