[發明專利]一種基于手機定位數據的社區級矢量道路網提取方法

在審

• 申請號: 202110327679.5
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113052084A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 楊林;左澤均;陳源祥
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06T7/155;G06F16/29
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 彭建怡

本發明提出了一種基于手機定位數據的社區級矢量道路網提取方法，包括根據研究區域經緯度的矢量面范圍提取區域內的所有軌跡數據；提取區域內的所有軌跡數據；室外場景建模，剔除掉所有在建筑物內的軌跡數據；對研究區域進行單元網格劃分；統計每個網格中心的經緯度坐標并根據空間位置連接操作提取每個網格內的軌跡點數量；對處理后的網格數據利用自研代碼生成DEM；利用生成的DEM通過填洼操作使得DEM表面光滑；對預處理的DEM數據通過流向計算、匯流量計算、路網分級、柵格路網矢量化提取得到路網；利用形態學中的膨脹收縮法優化提取道路的幾何結構；利用簡化線算法進一步優化，進而得到最終的道路網，本發明有助于封閉式社區內部矢量道路網的集成與更新。

技術領域

本發明涉及矢量道路網絡提取與更新技術，特別是一種基于手機定位數據的社區級矢量道路網提取方法。

背景技術

道路地圖數據是國家基礎地理信息、智能交通的重要組成部分，在智慧城市建設、車輛智能導航、網絡地圖服務、地圖數據更新等方面起著關鍵作用。由于城鄉道路建設飛速發展，道路網變得越來越精細化和復雜，道路信息快速獲取與更新成為亟待解決的問題。隨著移動設備的飛速發展，現在導航設備廣泛存在于手機、ipad等移動設備中，人們對位置服務的實時性的要求越來越高。矢量道路網數據作為導航系統最關鍵的數據之一，其現時性的高低對導航系統的服務質量有著及其重要的影響。

在過去近四十年中，路網的生成一直是地理信息領域里面的研究重點，Edelkamp(2003)利用K-Means聚類算法對所有的軌跡點進行聚類分析，然后連接各中心點，并采用樣條曲線的方法來擬合生成道路網，大大提高了道路網的精度，但提取得到的路網拓撲結構不夠理想。Zhang Yongchuan等人通過遍歷軌跡段集合，基于軌跡的空間位置關系確定是否將軌跡段添加到待生成的路網集合當中，由于道路交叉處的確定受閾值影響明顯，該方法提取得到的路網平滑度不夠；Guangliang Cheng提出了一種級聯端到端卷積神經網絡(CasNet)來從高分辨率的遙感影像中同時提取到道路面和道路中心線。但道路邊緣的圖像特征易受周圍建筑、道路兩旁樹木等遮擋而影響道路提取的效果。Zhen Lv等人一種自適應多特征(包含了顏色、局部熵和HSC特征)基于稀疏性模型的道路提取，并取得了良好的效果，但該方法比較依賴于特征值提取的效果。上述的方法大多數聚焦在城市的主干道路提取上，卻忽略了居民區等小范圍區域內部精細道路網的更新。

發明內容

有鑒于此，本發明的提供了一種基于手機定位數據的社區級矢量道路網提取方法，包括以下步驟：

S1、根據研究區域經緯度的矢量面范圍提取區域內的所有軌跡數據；

S2、室外場景建模，剔除掉研究區域中所有在建筑物內的軌跡數據；

S3、對S2處理之后的研究區域進行單元網格劃分；

S4、統計每個網格中心的經緯度坐標并根據空間位置連接操作提取每個網格內的軌跡點數量；

S5、對處理后的網格數據利用自研代碼插值方法生成DEM；

S6、利用生成的DEM通過填洼操作使得DEM表面光滑；

S7、對預處理的DEM數據依次通過流向計算、匯流量計算、路網分級、柵格路網矢量化提取得到路網；

S8、利用形態學中的膨脹收縮法優化提取道路網的幾何結構；

S9、利用簡化線算法使得道路拓撲結構不變的情況下進一步優化，進而得到最終的道路網。

本發明提供的技術方案帶來的有益效果是：本發明提取出了一種低成本，可實時性高的方法來提取居民區的精細道路網，相較于OSM道路地圖與專業地圖生廠商高德地圖，本發明生成了它們很難采集與獲取到的精細級別的行人小徑；而這些小區級別的精細道路將作為現有社區級別精細道路網的重要補充，為行人導航地圖服務有重要意義。

附圖說明