基于公交车GPS轨迹数据动态生成矢量路网算法的研究
发布时间：2017-06-25 13:08
本文关键词：基于公交车GPS轨迹数据动态生成矢量路网算法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：作为构成ITS(Intelligent Transportation Systems,智能交通系统)的基础设施之一,路网地图在许多应用中扮演着一个非常关键的角色。基于路网地图为用户提供服务的许多应用对路网地图的精度和准确性要求很高,否则将可能会因为从路网地图中获得错误的信息从而给用户带来不便和损失。传统路网地图的生成方法有两类,一类是测绘,另一类是从数字图像中提取。然而以上两类方法不但存在周期长、成本高等缺点,此外由于使用的数据源往往是过时的,这会导致提取出来的路网拓扑结构往往和现实情况不完全匹配。随着GPS(Global Positioning System,全球定位系统)定位精度的提高和GPS接收设备小型化的发展,越来越多的车辆安装了基于GPS技术的汽车导航系统,这使得在短时间内从车辆上采集海量的城市交通数据成为可能。GPS轨迹数据中蕴含着丰富的地理空间信息,如道路的位置结构、交通信号灯的位置等。GPS数据来源广泛、精度高并且具有实时性,因此它逐渐成为一种新型的用于提取路网结构的数据源。公交车的行驶路线几乎覆盖了城市中的所有主干道,而且公交车的GPS数据容易获取,因此本文提出了一种利用公交车的GPS轨迹数据动态生成矢量路网地图的方法。该方法分为三步,首先是在深入分析公交车行驶特性的基础上消除原始GPS数据中的错误和冗余,基于统计学的原理筛选出在视觉上能表达出道路雏形的种子点;然后我们对种子点的位置进行修正、聚类并计算出能决定道路几何形状的特征点,在将特征点沿着道路方向排序和平滑处理之后,我们把单条道路表示为一组有序的矢量边;最后我们将单条道路作为输入单位,追加式的探索更新已有的路网拓扑结构,主要包含交叉路口的检测和重合路段的识别这两个操作。在提取到路网的拓扑结构之后,我们利用谷歌地球为专业编程人员提供的格式化数据接口将提取到的路网拓扑结构直观的显示出来。实验结果证明本方法具有较高的准确性和可行性,能够在非常短时间内以较低的代价动态生成高精度的城市矢量路网地图。
【关键词】：公交车 地理信息系统 GPS轨迹数据 动态生成 矢量路网
【学位授予单位】：山东财经大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495;TP391.41
【目录】：
- 摘要6-7
- Abstract7-11
- 第1章 绪论11-17
- 1.1 研究背景和意义11
- 1.2 国内外发展现状11-14
- 1.3 论文的组织结构14-15
- 1.4 本文的创新点15-17
- 第2章 路网地图制作相关技术17-26
- 2.1 地图的数据结构17-19
- 2.1.1 栅格地图17
- 2.1.2 矢量地图17-18
- 2.1.3 栅格数据和矢量数据的优缺点18-19
- 2.2 地图数据库模型19-21
- 2.2.1 地图矢量库19-20
- 2.2.2 地图数据库20
- 2.2.3 面向对象的数据模型20-21
- 2.3 卫星定位导航系统21-23
- 2.4 城市交通数据采集技术23-25
- 2.5 本章小结25-26
- 第3章 数据预处理26-37
- 3.1 数据误差来源分析26-27
- 3.2 预处理流程简述27
- 3.3 数据切分27-29
- 3.4 数据清洗29-32
- 3.4.1 识别噪声数据29-31
- 3.4.2 补缺丢失数据31-32
- 3.5 种子点的筛选32-36
- 3.6 本章小结36-37
- 第4章 矢量化单条道路的提取37-51
- 4.1 方法概述37-38
- 4.2 空间两点距离的计算方法38
- 4.3 种子点的修正38-41
- 4.4 特征点的聚类41-43
- 4.5 特征点的排序43-44
- 4.6 矢量边方位角的计算方法44-45
- 4.7 道路的平滑处理45-49
- 4.7.1 异常点的识别和剔除46-47
- 4.7.2 拐角处的识别和插值47-49
- 4.8 矢量道路的提取49-50
- 4.9 本章小结50-51
- 第5章 矢量路网地图的生成51-59
- 5.1 矢量路网的数据模型51-53
- 5.2 方法概述53-54
- 5.3 交叉路口的检测54-56
- 5.4 路网拓扑结构的更新56-57
- 5.4.1 新追加道路的切分56-57
- 5.4.2 背景路网拓扑结构的更新57
- 5.5 实验结果的展示57-58
- 5.6 本章小节58-59
- 第6章 总结与展望59-60
- 参考文献60-64
- 攻读学位期间取得的学术成果64-65
- 致谢65
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1 靳力;w
本文编号：482211
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