嵌入式导航终端互补分级路网拓扑模型的研究及实现

路径分析是嵌入式导航终端的基本功能。在层次空间数据模型的基础上,本文提出了互补分级数据模型,将整个路网拓扑分为概括拓扑和辅助拓扑两级,并给出两级路网拓扑数据快速合并机制形成详细路网拓扑,使得嵌入式硬件平台上远距离路径分析效率更高。     

最短路径分析在MapInfo中的实现

采用MapBasic语言,对MapInfo进行功能扩充,在MapInfo中实现最短路径分析。程序首先完善路网表结构,增加路网拓扑所必需的字段;然后进行路网拓扑,建立拓扑关系,并在此基础上采用Floyd算法实现最短路径分析。     

基于GPS时空轨迹的路网拓扑自动变化检测

充分利用出租车GPS时空轨迹数据分布广和时效性强的特点,提出一种基于车载GPS轨迹数据的路网拓扑自动变化检测新方法。该方法首先利用向量相似性度量模型,度量GPS轨迹向量与路网局部拓扑向量之间的相似性,检测疑似道路拓扑变化点,然后通过比较疑似道路拓扑变化点与路网拓扑关系,完成新增、废弃、改建等道路变化,实现基于车载GPS轨迹的路网拓扑自动变化检测。实验结果表明,该方法不仅有效地检测出道路新增、道路废弃与道路改扩建等变化,而且能利用出租车实时和大范围分布特点来实现城市路网大范围实时变化检测。     

POI辅助下的道路选取

针对已有的道路选取方法主要考虑道路的几何和拓扑信息,而未考虑道路邻接的设施点对道路的重要性影响,该文利用POI数据,提出一种顾及道路的几何、拓扑和邻接设施点信息的道路选取方法.该方法借助德尔菲法为不同类型POI打分构建道路上下文特征指标,将其与描述道路结构特征的指标整合求得道路重要性值,进而按照方根模型选取排名在前的道路组成选取后的路网.实验结果表明本文方法选取的路网在保持了原始路网的整体结构、密度分布及连通性的同时,较好地顾及了道路上下文设施对道路重要性的影响.     

Mapinfo中道路拓扑与最优路径的研究

空间数据拓扑关系的建立是Mapinfo平台的薄弱之处 ,但对于任何GIS来说又是必不可少的。在道路最优路径分析过程中 ,通过进行道路预处理、道路自动断链、建立拓扑关系等一系列工作 ,在Mapinfo平台上成功地建立了空间数据的拓扑关系 ,取得了一些具体的经验。     

Mapinfo中道路拓扑与最优路径的研究

空间数据拓扑关系的建立是Mapinfo平台的薄弱之处,但对于任何GIS来说又是必不可少的.在道路最优路径分析过程中,通过进行道路预处理、道路自动断链、建立拓扑关系等一系列工作,在Mapinfo平台上成功地建立了空间数据的拓扑关系,取得了一些具体的经验.     

基于通信基站定位的高速公路交通密度研究

高速公路的交通密度反映了高速公路车辆分布及拥堵状况,可以服务于交管部门的运营管理。利用通信基站定位数据计算交通密度具有成本低、能耗小等优势,但其定位误差可能达到千米级,获取车辆行驶方向及精确位置困难。针对该难题本文提出了一种基于路网及定位点时间序列的道路匹配算法:通过最近距离法消除定位数据中的粗大误差,利用时间序列分析法改正投影点序列中的逻辑错误,进而计算交通密度。本文选取约500 km高速路网作为测试区域,通过分析31.5万多个定位数据,结果显示道路匹配后投影点正确率达97.9%,并分析了具体路段的拥堵状况。     

基于复杂网络理论的城市道路网络自动综合方法

道路网络自动综合是地图综合的主要研究课题。本文通过引入对偶拓扑理论建立了城市道路网络的对偶拓扑结构,并将道路的重要性表达为路网中所有道路的重要度贡献的总和,进而提出了一种道路网络自动综合方法。实验表明,本文方法可以较为合理地选取路网中相对重要的道路,所选路网保持了原始路网的整体形态及拓扑连通。     

面向导航的动态多尺度路网数据模型

导航应用需要动态多尺度路网数据的支持.描述交通特征的时空多尺度语义,利用象形符号扩展的UML表示法,设计适用于导航的动态多尺度路网数据模型.模型以车行道为拓扑数据建模的基本单元,以完整道路为几何数据建模的基本单元,实现路网拓扑/几何的分离与多尺度表达,以及交通状态、交通事件,统计行程时间等动态信息与路网的集成表达.试验表明,本文提出的模型为相应的数据结构设计与数据库实现奠定了良好的基础,能有效支持导航应用.     

利用空间句法模型研究京津冀路网的通达性

空间句法属于通达性研究方法中的拓扑度量法,是一种通过数学方式描述空间结构的方法。它最初仅被用于研究建筑学,之后扩展到地理学与计算机科学等方面。当前在国内,利用其研究城市通达性、城市群的联系等已经取得了丰硕的成果。针对目前通达性研究缺少方法集成的情况,本文将空间句法与距离度量法等其他方法相结合,提出了崭新的分析模型,研究了地区的道路通达性,使用空间句法原理,利用ArcGIS和Axwoman对京津冀地区的路网进行了系统性研究。首先得到地区栅格图并矢量化,向其添加道路等级、道路实际距离等相关权重值,然后计算出各条道路的拓扑属性值,进行各项分析并讨论发展与规划。研究得出,将多种通达性度量方法相集成研究道路的通达性能够取得很好的效果。当前,京津冀地区的路网中心位于北京附近,但是除京津两市之外,其余地区尚未形成明显的路网中心,且相互间的联系有待进一步加强。此外,张家口、承德等外围城市发展水平较弱,应作为重点发展地区。     

一种顾及道路交通流量语义信息的路网选取方法

交通流量是反映城市道路重要性以及城市道路在交通运输中发挥现实作用的重要指标。结合人类出行轨迹数据和路网数据,在充分考虑道路的几何特征(即长度、拓扑连接、分布密度、接近中心性和中介中心性)、属性特征(即道路等级)的基础上,进一步考虑道路长周期的周平均交通量这一衡量道路重要性的语义特征指标,提出了一种顾及道路交通流量语义信息的路网选取方法。首先,根据格式塔准则的连续性和方向一致性构建道路选取的基元——stroke单元;在此基础上,统计这些stroke单元的几何特征、属性特征指标,并结合移动轨迹数据计算各stroke单元的周平均日交通量作为道路选取的语义特征指标。然后,探测不同特征指标的熵值变化以确定不同道路选取指标的权重,并定义道路重要性评价的综合指标,对城市路网进行综合选取。最后,采用武汉市路网数据和出租车轨迹数据对该方法进行验证。实验表明,该方法能够保持原始路网的连通性和整体路网骨架,同时选取结果能够刻画出发挥重要职能的路段,反映人们的出行规律特征。此外,该方法可以发现道路网中设计等级较高但是实际中使用率却很低的路段,可为道路网的评价与规划等应用提供参考。     

空间分析方法在道路网自动综合拓扑构建中的应用

在道路网的自动综合中,一般的方法都必须对道路网进行自动拓扑生成,建立起点、线、面之间的关系,以利于道路选取时网眼的分析和选取后的路径分析。本文考虑到数字地图的数据特点,在进行道路网自动拓扑过程中,对经常遇到的线状要素无法合理构面的问题进行分析并提出了合理的解决方法。方法中主要运用了缓冲区分析和叠置分析,通过把居民地层数据叠置到道路层数据进行联合分析,为道路网的自动选取构建出了正确的空间拓扑关系。     

基于道路要素的多尺度路网数据模型

GIS-T路网数据模型是实现ITS应用的前提和基础。本文以道路要素作为表达、存储和组织路网数据的基本单位,考虑不同尺度下的应用需求,提出了基于道路要素的多尺度路网数据模型,同时建立了道路拓扑关系与车道拓扑关系。本模型在不同尺度下分为3个层次,不同层次的要素之间建立了实体对应关系。该模型在交通标志标线布设方案自动生成系统上的实验表明,其建模方法是可行、有效的。     

重庆市主城区城市路网演变分析及与城市扩张耦合性研究

研究结合重庆市主城区2011-2017年高分辨率遥感影像和相关地形图、规划资料及交通专题资料信息等,提取城市路网和城市建设用地数据,基于GIS操作平台,采用空间核密度方法分析主城区城市路网时空演变特征,探索城市路网空间分布规律,以街道(镇)为研究单元分析城市道路与城市用地扩张之间的耦合关系,为合理规划交通道路布局,促进城市扩张与道路网络的协调发展提供了重要参考依据。结果表明,主城区城市路网分布具有空间不均衡性特征,路网演变有明显的方向性,以东西两翼带状区域变化为主,路网密度变化集中在低密度区。与城市用地扩张相关性研究中发现,城市路网是城市扩张的主要驱动力之一,路网中密度区域对城市扩张的驱动效应最明显。     

葫芦岛地区道路网络的建立

本文针对城市交通道路网的特点,根据现实的交通网络,对葫芦岛地区道路网络进行建立及分析。利用ArcGIS中的Geodatabase构建路网数据库,利用节点一弧段数据结构构建空间网络拓扑关系,生成点一弧矢量数据模型表示的道路网络。并实现四种网络分析功能:最佳路径分析、空间查询、追踪分析和缓冲区分析。     

对偶图节点重要度的道路网自动选取方法

采用对偶拓扑方法构建基于广义路网拓扑的复杂交通网络,通过引入m阶邻居节点概念,考虑复杂交通网络中节点度、介中心及节点间距离等因素,顾及节点自身及1到m阶邻居节点的重要度贡献,定义了节点重要度评价模型,进而提出一种基于m阶邻居节点重要度贡献的道路网自动选取方法,并基于网络最小规模原则保持选取道路的连通性。为检验方法的有效性,引入度分布评价所选取道路对路网整体结构及拓扑特性的保持程度,并采用实际城市路网进行试验,结果表明本文方法选取的路网能较好地保持了原始路网的整体结构、拓扑特性及道路连通性,且算法稳定、可靠。     

ArcGIS在地理国情监测中的应用

介绍了国情要素中公路、城市道路和乡村道路中心线的采集、道路线矢量相交处自动打断和属性传递自动赋值的方法,能够快速准确地获取道路相关属性和拓扑信息,保证了路网的连通性能,并对道路要素提取注意事项作了相关总结,有效提升道路要素的采集效率。     

西安市路网时空演变与城市空间变化关系研究

为深入研究路网变化与城市空间变化的相互关系,基于扩展空间句法(sDNA)理论,以路网数据为数据源,通过道路接近度变化定性描述路网结构时空演变,利用道路接近度与城市边界变化、土地利用类型变化的相关系数定量探究相互影响关系,最后以道路密度为比较对象,反映道路接近度在表征城市空间变化方面的优势.结果 表明:2010-2018年间,西安市路网结构发生显著变化,前期路网骨架整体向外扩张,主要集中在东北部和西南部;后期路网骨架变化趋于稳定,变化主要体现在路网内部结构逐渐丰富;相比道路密度,道路接近度在反映路网变化时更直观、更准确、更全面,其与城市边界变化、土地利用类型变化之间的相关性更强.该研究为扩展空间句法在城市研究中的应用提供了新的参考方向.     

路网更新的轨迹-地图匹配方法

全面准确的路网信息作为智慧城市的重要基础之一,在城市规划、交通管理以及大众出行等方面具有重要意义和价值。然而,传统的基于测量的路网数据获取方式往往周期较长,不能及时反映最新的道路信息。近几年,随着定位技术在移动设备的广泛运用,国内外学者在研究路网信息获取时逐渐将视野转向移动对象的轨迹数据中所蕴含的道路信息。当前,基于移动位置信息的路网生成和更新方法多是直接面向全部轨迹数据施加道路提取算法,在处理大规模轨迹或者大范围道路时,计算量极大。为此,本文基于轨迹地图匹配技术,提出一种采用"检查→分析→提取→更新"过程的螺旋式路网数据更新策略。其主要思想是逐条输入轨迹,借助HMM地图匹配发现已有路网中的问题路段,进而从问题路段周边局部范围内的轨迹数据中提取并更新相关道路信息。该方法仅在局部范围内利用少量轨迹数据来修复路网,避免了对整个轨迹数据集进行计算,从而有效减少了计算量。基于OpenStreetMap的武汉市区路网数据以及武汉市出租车轨迹数据的试验表明,本文提出的路网更新方法不仅可行,而且灵活高效。     

应用局部拓扑修改提高GIS路径分析精度

针对现有路径分析算法中道路节点与路径分析的起点、终点不一致而导致的分析误差问题,提出了一种应用局部拓扑修改的方法实时将路径分析的起点和终点作为结点插入拓扑网的路径分析算法,并采用动态修改网格索引的方法提高了节点与链的检索速度。经实验比较,该算法在很大程度上减小了分析误差,提高了算法的实用性,而时间复杂度与Dijkstra算法相比控制在10-1s内。