[發明專利]一種可實時交互的三維微觀公路網生成方法

有效

• 申請號: 202010311559.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111535099B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張林逸達;王曉光;徐育毅
• 申請（專利權）人: 杭州優云軟件有限公司;北京廣通優云科技股份有限公司
• 主分類號: E01C1/00
• 分類號: E01C1/00;G06F30/13;G06F30/18;G06T19/20
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明公開了一種可實時交互的三維微觀公路網生成方法，主要包括前端交互部分和框架部分，框架的原理是一個由節點、路段和車道結合形成的有向圖，節點部分表示道路的端點，具有道路銜接處和交叉路口的處理功能；路段部分是定義在兩個節點之間的貝塞爾曲線，以控制該路段下車道的整體形狀；車道則分為兩種，一是在節點中用于銜接兩個路段的車道，二是在路段中用來銜接兩個節點的車道。本發明是較為精確的路網自動生成框架，借助相關實時開發平臺，能夠清晰地表現路網的幾何形狀，方便開發或規劃人員迅速建立并調整道路形狀與位置、車道數量與方向等屬性，并且能夠根據節點處的道路連接情況自動生成交叉路口的通行邏輯。

技術領域

本發明涉及城市交通運維的領域，具體涉及一種可實時交互的三維微觀公路網生成方法。

背景技術

隨著城市化進程的不斷推進，交通治理的難度日益凸顯，交通運維的概念應運而生。交通運維系統是目前城市交通規劃和科學管理的重要參考。交通運維是一項對交通運動在時空維度上的改變進行跟蹤描述、并用于指導城市交通規劃的技術，根據其關注的粒度，可大體分為宏觀和微觀兩個層次。宏觀交通運維主要根據交通承載量研究更合理的資源配置，通常不需要建立精細的道路模型。微觀交通運維需要借助道路監控，依據車與車之間、車與環境之間的作用關系，建立精確可控的道路模型，并生成結構化數據以指導分析；其關注的角度多種多樣，從路口通行規則到彎道曲率等不盡相同。交通部門通過在系統中的監視和調控，可以詳細了解交通狀況并建立完善的運輸體系，進而緩解交通擁堵并充分發揮交通設施的效益。真實可靠的路網正是交通運維系統的基石，然而現有的路網自動生成工具關注的粒度較大，難以精確表現每一條道路的形狀和其中的車道排布，對微觀級別的交通要素(比如路口和匝道)束手無策，無法對道路上運行的單個車輛進行全方位的監控，因此往往只能用于規劃階段的宏觀指導和運作階段的承載量運維調控。因此，建立幾何形狀更精確、車道位置關系更擬真的微觀路網是焦點。微觀路網可以在運維監控中準確反映出車輛的外部運行狀況和在道路上的位置變化，從而將運維監控的視覺信息和處理后的結構化信息之間的誤差最小化，提供更可靠的運維監測數據，這對城市路網監控有著重要的意義。

在交通運維領域，現有的路網生成方法普遍存在如下缺點：道路幾何形狀是二維平面的直線段，并且使用多段線段(Polyline)來擬合曲線道路，沒有提供彎道的生成方法。這樣雖然可以快速建立交通語義和減小計算量，但此種策略的缺點也顯而易見，一是犧牲了幾何計算的精度，真實道路和擬合的道路相比，長度等屬性可能相差較大，最終導致監控的視覺信息和結構化數據之間的轉化誤差較大；二是對于有高度變化的道路模塊(如立交橋和隧道)來說，表示也不夠直觀。為了和以線段為基本單元的生成模式相適應，一旦路網建立完畢，形狀和位置的微調就會變得繁瑣；加上可視化操作和運行效果多在二維空間中呈現，對用戶而言不夠直觀，上手難度較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種可實時交互的三維微觀公路網生成方法。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的：這種可實時交互的三維微觀公路網生成方法，主要包括前端交互部分和框架部分，框架的原理是一個由節點、路段和車道結合形成的有向圖，節點部分表示道路的端點，具有道路銜接處和交叉路口的處理功能；路段部分是定義在兩個節點之間的貝塞爾曲線，以控制該路段下車道的整體形狀；車道則分為兩種，一是在節點中用于銜接兩個路段的車道，二是在路段中用來銜接兩個節點的車道；框架主要包含以下內容：

(1)路段生成：路段形狀由三階貝塞爾曲線控制，四個控制點順次表示為A、B、C、D，端點位置即為節點位置，把AB延長線和DC延長線的交點E作為新的控制點，只需控制E的位置，根據比例k在AE和DE上求出新的BC的位置，生成平滑合理的曲線形狀，在需要得到直線時，則直接設置E為AD的中點；

(2)路段中車道的生成：采用直接獲取近似曲線的策略，方法為：