一种基于平行系数的双线主干道识别方法

城市主干道路的识别和提取是路网综合的关键步骤,而双线道路则是大比例尺地图数据中道路综合的难点。针对城市双线主干道识别问题,基于Gestalt视觉准则构建候选双线主干道线对的约束条件,提出了一种基于平行系数的双线主干道识别方法。首先对道路网数据进行拓扑处理,然后借助道路匹配思想,结合Hausdorff（HD）距离匹配方法识别出可能构成双线主干道的候选线对。再对候选线对进行平行系数计算,当平行系数满足阈值条件时,就判定该线对是构成双线主干道的弧段。最后根据构成双线主干道路段间的空间关系,将已识别的弧段连接成整条道路。实验证明,选取典型样本方法正确设置阈值后,该方法能有效地提取道路网中的双线主干道。     

运用Delaunay三角网提取OpenStreetMap主干道多边形

众源开放街道地图(OpenStreetMap,OSM)作为志愿者地理信息的典型代表,其数据质量制约了城市主干道提取。为此,引入约束Delaunay三角网,运用类似Voronoi图的空间等剖分几何构造表达道路线密度,通过线密度变化与三角形边长表征主干道形态特征,并集成两个指标构建主干道识别模型;类比林火蔓延扩展过程,提出了基于Delaunay三角网的OSM主干道多边形提取方法。运用5个城市的OSM数据进行实验,结果表明,该方法能有效提取主干道多边形,并且与OSM路网中的道路等级属性趋于一致。     

城市道路复杂网络结构化等级分析

根据复杂网络理论提出了一种城市道路网结构化分析与结构等级建模方法。首先,根据城市道路链生成对偶图;然后,分析路网几何结构,对由城市道路链生成的对偶图进行中心性测度分析;集成各项结构指标进行道路等级建模,以保持各个指标的结构信息;最后,根据集成指标分析城市道路的结构重要性、划分道路等级并保持道路网的连通性。实验结果表明,通过所提方法进行的道路结构化等级分析能够反映道路网中包含的等级结构特征,而且与单一指标和现有的道路分级相比,集成各项结构指标后划分的道路等级能够更好地符合道路网固有的等级特点。     

顾及形态特征和语义信息的双线道路识别方法

双线道路识别与提取是城市路网综合的关键。提出了一种城市双线道路提取的方法。在构建好的道路网眼的基础上,综合考虑双线道路网眼形态特征以及构成网眼路段之间的语义相似度,设计了识别双线道路网眼的综合指标。通过判断网眼综合指标确定最终的双线道路网眼,最后根据识别出的双线道路网眼提取出双线道路。实验表明,该方法能有效提取出城市道路数据中的双线道路。     

高等级道路网的拓扑自动保持方法

基于道路网的结构分析,提出了一种高等级道路网拓扑自动保持方法,适用于任意提取的高等级路网。首先根据道路的连通关系生成对偶图,利用最小生成树保持道路网的整体连通性;然后使用广度优先搜索和最短路径计算进行悬挂弧段连接和合理路径连接,保持高等级道路网的导航连通性;最后通过实验验证了本文方法所保持的道路网拓扑结构的有效性。实验结果表明,通过本方法保持的拓扑关系能够保持道路网的整体连通性,反映道路网的高等级结构模式特征,而且与基于原始划分的高等级道路网所规划的最短路径相比,拓扑自动保持后的高等级道路网能够合理地反映道路结点之间的导航路径规划。     

基于结构模式的道路网节点匹配方法

针对道路网交叉口的结构形态特点,提出一种基于结构模式的道路网节点匹配方法。首先识别道路网中的复杂道路和交叉口模式来统一道路结构;然后通过道路交叉口的结构化描述,提取每个道路节点的局部网络模式特征;对于待匹配的道路节点,寻找对应结构模式间的最大公共子网,并计算节点之间的形态相似性,在形态相似性的基础上进行道路节点的匹配;最后通过稳健估计的方法剔除错误的结构匹配。试验表明,该方法提取的局部网络结构模式能够有效地用于道路网的匹配,对于数据定位精度差异较大、甚至不同坐标系下的数据都能得到较好的匹配结果。     

基于特征基元的高分辨率遥感影像道路网自动提取技术

高分辨率遥感道路网络的自动提取在城市信息更新等方面具有非常重要的意义。在综述国内外道路信息提取进展的基础上,本文提出一套基于特征基元的道路网提取方法体系。即采取自下而上的研究路线("影像像元—特征基元—道路单元—道路网络"):首先通过影像大尺度的区域划分获取道路区域,在此基础上进行小尺度分割,提取出特征基元;然后根据基元的形态、走向、亮度、纹理等特征对基元进行模式分类,识别出道路单元;最后根据道路网语义规则将道路单元进行形态学处理及拓扑连接,形成道路网络。     

车辆轨迹数据提取道路交叉口特征的决策树模型

众源车辆轨迹数据隐含最新的道路分布信息,研究利用轨迹数据提取道路特征有益于基础路网数据的快速建库与更新。道路网由交叉口和连接交叉口的道路线构成,其中交叉口特征识别是整个道路网生成的关键。由于缺乏精细的交叉口识别模型,轨迹数据生成的道路网容易出现路口遗漏、结构失真等现象。针对这一问题,本文提出一种利用轨迹数据提取道路交叉口的方法。首先,分析车辆在交叉口与非交叉口区域移动轨迹几何形态及隐含动力学特征的变化情形;然后,利用决策树方法构建轨迹片段分类模型,并结合移动开窗式的轨迹线剖分模型建立交叉口区域变道轨迹片段提取方法;最后,依据Hausdorff距离对交叉口区域轨迹片段进行聚类,并提取中心线获得完整的道路交叉口结构。采用真实的车辆轨迹线作为测试数据,验证了本文提出方法的有效性。     

使用自组织映射网络识别城市道路主要结构

城市道路中主要结构的识别在路网综合、多尺度路网建模、导航等方面起着关键作用。本文提出一种使用自组织映射(SOM:the Self-Organizing Map)网络来同时识别城市道路中多行道和立交桥的方法。首先计算道路网眼的几何形态特征指标,然后利用SOM对道路网眼进行分类,根据得出的网眼和道路的空间关系来提取路网中的主要结构。实验结果表明,该方法能有效地识别出城市道路中的多行道和立交桥。     

基于SOM的高分辨率遥感影像道路网自动提取

本文研究基于SOM(Self-Organizing Feature Map)神经网络学习模型的高分辨率遥感影像道路网自动提取算法。首先利用数学形态学提取遥感图像道路的初始道路区域信息,自动对原始图像进行分区并确定神经元初始权值,用SOM网络学习模型对神经元进行训练学习,经迭代获取道路网中心点位置,最后运用"中心点四邻域跟踪判别法"跟踪连接形成道路中心线。实验表明,该方法在高分辨率遥感影像道路网的提取上有较好的效果,特别在主干道路网的提取上效果更佳,对噪声干扰具有良好的鲁棒性。     

顾及双线道路特征的变化信息提取方法

在城市双线道路数据更新的需求下,通过分析已有要素匹配方法,提出了一种顾及双线道路特征的单、双线道路匹配方法,用于提取城市双线道路增量更新中的变化信息。为保证双线道路的整体性,将双线道路多边形作为匹配对象,通过分析旧单线道路与多边形的方向、长度以及位置关系设计了单、双线道路匹配综合指标计算模型;然后,根据匹配综合指标确定单、双线道路匹配关系并提取变化信息。实验结果表明,该方法能够较好地满足双线道路更新中变化信息提取的要求,具有一定的实用性。     

利用轨迹数据进行道路网更新及轨迹融合

随着经济的快速发展,城市道路网更新迅速,道路网数据对于交通规划和城市发展具有重要意义。本文提出了一种基于轨迹数据的道路更新及轨迹融合方法。首先使用几何最短距离分析和隐马尔科夫模型来提取失配轨迹,然后使用基于Delaunay三角网和基于山脊线相结合的轨迹融合方法,提取出新增道路骨架线,对得到的骨架线进行显化和延长处理,使其融合到现有道路网中。试验结果表明,采用基于Delaunay三角网和基于山脊线相结合的轨迹融合方法,能够提高新增道路的生成效率,改善道路网的更新效果。     

高分辨率遥感图像道路交叉口自动提取

道路交叉口是道路网络(简称路网)的重要组成元素,获取道路交叉口对提取路网信息、影像匹配和车辆导航等有重要作用。然而,基于遥感图像对道路交叉口自动提取的研究尚不多。针对高分辨率遥感图像中道路交叉口的特点,提出一种自动识别道路交叉口的方法。在图像预处理的基础上,首先对图像进行多尺度圆形均匀区检测,使用梯度变换和形态学变换提取可能存在道路交叉口的候选区;然后对候选区进行特征提取和进一步筛选,得到候选道路交叉口的位置中心;最后提取位置中心的角度纹理信息,通过波谷检测判断其连接属性,识别出道路交叉口。结果表明,该方法能有效提取出城市地区的道路交叉口,对于较复杂地区的道路交叉口提取也有一定的效果。     

基于灰度和方向一致性的遥感影像道路网提取

从遥感影像中提取道路网是一个经典课题,根据遥感影像中的道路具有灰度和方向一致性的特征,提出一种从遥感影像中提取道路网的新方法。首先根据遥感影像的灰度信息和方向方差信息建立灰度和方向一致性准则分割模型,由此可从遥感影像中提取基本的道路网轮廓,然后再针对道路区域存在非道路点:空洞和裂缝等情况,采用膨胀、腐蚀等操作去除杂乱物块,最后通过数学形态学操作提取出道路网。实验结果表明,该方法能够适用道路、建筑物、植被等多种复杂地物的城市遥感影像中提取道路网,且能获得较好地提取效果。     

基于贝叶斯网络的高分辨率遥感影像城区道路检测方法

针对高分辨率遥感影像中的道路网检测的效果不甚理想的现状,提出一种基于贝叶斯网络的道路网检测方法。首先在已有GIS数据的引导下对遥感影像中的道路进行提取,得到大部分未变化的道路边缘信息及疑似道路边缘信息。接着利用贝叶斯网络对道路边缘信息进行判断与推理,从而提取出遥感影像中的道路网,同时得到道路网的变化信息。     

结合Gabor纹理与几何特征的高分辨率遥感影像城区道路提取方法

在充分考虑道路频谱在不同频带、不同方向上能量分布的基础上,提出一种基于Gabor纹理与几何特征相结合的高分辨率遥感影像城区道路提取方法。首先通过Gabor滤波器组得到遥感影像不同频带、不同方向上的Gabor纹理特征,并利用K-means方法对遥感影像进行分割;然后利用形态学方法分割与道路相连的地物,并选取适当的几何特征剔除非道路地物;最后利用形态学方法对道路网进行修整。实验结果表明,该方法可以有效、便捷地从高分辨率遥感影像中提取城区主干道路网。     

结合尺度空间的面向对象高分辨率影像城市道路提取

基于遥感影像的城市道路提取对于城市建设、规划和地图更新等有重要意义。针对高分辨率遥感影像城市道路网的复杂性,结合尺度空间思想提出一种面向对象的城市道路自动提取算法。在此基础上,使用Canny算子获取像元簇梯度图,并进行标记分水岭分割得到区域对象;建立城市道路与几何、光谱特征相关的道路规则,从分割结果中筛选出道路区域对象;使用形态学方法提取道路区域的骨架,并对骨架进行连接、光滑等后处理,最后输出道路网提取结果。实验结果表明,该方法用于复杂城市道路的高精度自动提取,对城市道路网更新有一定参考意义。     

顾及轨迹密度分布异质性的道路交叉口提取方法

车辆轨迹大数据为道路网生成与更新、道路状态信息感知提供了新机遇,从轨迹数据中准确提取道路交叉口是基于车辆轨迹数据构建精细化道路网地图的关键步骤。当前已有学者根据轨迹点的转向、速度变化等特征,基于空间聚类提出了一些道路交叉口识别的经典方法,但由于轨迹数据密度分布的异质性、噪声干扰及最优聚类参数设置等问题,从不同采样频率、分布密度的轨迹数据中提取不同大小、形态的交叉口仍是一个挑战。为此,本文首先针对轨迹密度的空间分布异质性提出基于层次划分的轨迹栅格化策略,进而从视觉角度出发,提出一种基于“转换-分割-优化”全流程的道路交叉口层次提取方法。通过对不同采样频率的真实轨迹数据进行试验分析,验证了本文方法对低频轨迹数据中道路交叉口提取的准确度与有效性,识别结果优于现有代表性方法。     

采用层次分析法的道路网整体匹配方法

道路网变化较快,对其匹配和更新受到广泛关注。目前道路网匹配算法多集中于离散弧段间的匹配,匹配整体性不强,匹配精度不高。本文在分析道路匹配关系的基础上,借鉴人类认知客观世界从整体到局部的思想,对离散道路弧段通过Stroke模型进行聚合处理,然后采用线、面相对位置关系探测候选匹配集,进行道路筛选及整体匹配。针对当前匹配方法中各相似权值确定较为随意的问题,本文在分析各相似指标关系的基础上,借鉴层次分析法中的决策思维方式,对道路网匹配中的各相似指标进行定性和定量分析,并自动分配权值,进而根据获得的整体相似度来自动匹配。实验结果表明,采用层次分析法进行道路网整体匹配,可有效提高匹配效率、正确率及自动化水平。     

利用道路网眼实现路网的增量式更新

获取现势性的交通道路数据是数字城市和智慧城市建设的基础,基于传统测绘的道路网更新方法存在一定局限性,而基于众源数据及行车轨迹数据更新道路网近年来则倍受关注。首先提出了一种新的道路变化增量更新方法,该方法先对历史道路网建立面拓扑结构,生成由道路网组成的最小闭合面域（道路网眼）;然后以道路网眼为基本控制单元,综合利用轨迹点上下文距离信息和隐马尔可夫模型（hidden Markov model,HMM）,提取失配轨迹点和失配轨迹段;最后采用缓冲区分析和最大密度法对失配轨迹提取骨架线,创建新增道路,增量更新历史道路网。实验结果表明,以道路网眼为控制单元,利用轨迹点上下文距离分析和HMM捕获失配轨迹点,可提高失配轨迹点的提取效率,改善道路网更新效果。该方法可用于大规模路网的增量式更新。