一种基于众源路网数据的多因子路网匹配方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于众源路网数据的多因子路网匹配方法及系统，执行初始化，包括两种参与匹配的路网数据的导入、匹配因子阈值的设置和路网数据的预处理；正匹配，包括循环遍历目标数据中的每条道路，获取匹配的参考道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为目标道路的匹配对象；反匹配，包括循环遍历参考数据中的每条道路，获取匹配的目标道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为参考道路的匹配对象；对匹配结果进行去重操作，去除掉重复的道路匹配对，最后将所有匹配对的匹配信息写入匹配结果中。本发明专利技术可为路网数据质量评价、路网数据融合等提供技术支持。

A Multi-factor Road Network Matching Method and System Based on Crowd Source Network Data

The invention provides a multi-factor road network matching method and system based on multi-source road network data, which performs initialization, including two kinds of road network data import, setting of matching factor threshold and preprocessing of road network data; positive matching includes traversing each road in target data to obtain matching reference road, if a candidate meeting threshold condition is found. Matching road, from which the road with the highest matching degree is selected as the matching object of the target road; Anti-matching, including traversing every road in the reference data, obtains the matching target road. If the candidate matching road satisfying the threshold condition is found, the road with the highest matching degree is selected as the matching object of the reference road; Removing the matching result, and removing the matching result. Remove duplicate road matching pairs, and finally write all matching pairs matching information into the matching results. The invention can provide technical support for road network data quality evaluation, road network data fusion, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种基于众源路网数据的多因子路网匹配方法及系统
本专利技术涉及到众源数据应用领域，更具体地，是一种基于多因子路网匹配实现众源道路网匹配的方法。
技术介绍
近些年来，VGI(VolunteeredGeographicInformation,志愿者地理信息)数据蓬勃发展，越来越多的自愿者在各VGI平台上上传带有丰富信息的地理空间数据。众源数据覆盖程度广、更新频率高、获取方便快捷，每条数据不仅拥有几何信息，还拥有较为丰富的属性信息。特别是众源路网数据，数据量大，实时性强。OSM(OpenStreetMap)作为最成功的VGI平台，可供任意用户上传、编辑、更新、下载数据。从2017年4月份到2018年4月份，OSM数据由42亿多条上涨到49亿条，其中全球道路数据早已超过1亿条。越来越多的研究者、机构和组织期望对丰富的众源路网数据进行研究和广泛的应用，包括对其质量进行评价、路网的变化检测、多源路网数据的融合等方面。以上研究和应用的基础都与众源路网数据的匹配相关。通过匹配众源路网数据与参考路网数据，可以确定每对匹配道路的距离误差、方向误差等，进而推算出众源道路网相对于参考路网的差距，即众源路网数据的几何质量。如果参考路网数据有准确、丰富的属性信息，还可以进一步度量众源路网数据的属性信息的完整度和正确率。利用同一地区、不同时期的众源路网数据的匹配，能够对道路进行更新检测，从而挖掘出新的道路，也可辅助路网数据的丰富。对同一地区、不同源的路网数据进行匹配，可以比较二者道路间的差异，即相对其它道路而言，不同源数据缺少的道路；众源路网数据与参考路网数据匹配，还可计算众源路网数据的完整性。对不同源的路网数据进行匹配，挖掘出不同源缺少的道路数据，就可互相弥补、综合，然后进行拓扑纠正等处理，还能辅助实现多源道路网数据的融合。众源路网数据质量各异，单从一个方面衡量道路的匹配对象，并不一定能够找到正确的结果，往往需要从多个方面进行综合判断。研究道路匹配指标和各匹配指标的科学提取方式，才能保障道路匹配的正确与否。本专利技术结合道路之间的距离、方向差和缓冲区重叠度等多匹配指标，计算出道路间的匹配程度，能够提高道路的匹配正确率。另外设计和开发众源路网数据匹配系统，能够可视化匹配道路和显示计算出的各匹配对匹配因子、匹配度，可为路网数据质量评价、融合等提供技术支持。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于多因子路网匹配算法实现众源道路网匹配的技术方案。本专利技术的技术方案提供一种基于众源路网数据的多因子路网匹配方法，包括如下步骤，步骤一，初始化，包括两种参与匹配的路网数据的导入、匹配因子阈值的设置和路网数据的预处理；步骤二，正匹配，包括循环遍历目标数据中的每条道路，获取匹配的参考道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为目标道路的匹配对象；步骤三，反匹配，包括循环遍历参考数据中的每条道路，获取匹配的目标道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为参考道路的匹配对象；步骤四，对步骤二和步骤三中的匹配结果进行去重操作，去除掉重复的道路匹配对，输出最终所有匹配对的匹配信息。而且，步骤二中单条道路匹配的实现如下，(1)首先用MaxMatchVal表示当前的最大匹配度，初始值为double类型值的最小值DB_Min；(2)遍历参考道路，判断目标道路与参考道路的外扩外接矩形EMBR是否相交，如果相交，则认为是目标道路的候选参考道路；(3)计算目标道路与候选参考道路的SM_HD距离，并得到匹配段；如果计算出的SM_HD距离大于等于SM_HD距离阈值DisTol，则继续判断下一条候选参考道路；反之，执行下一步；其中，SM_HD表示中值豪斯多夫距离；(4)计算目标道路与候选参考道路各自匹配段的方向角差值Angle，如果Angle大于等于相应方向角差值阈值AngTol，则继续判断下一条候选参考道路；反之，执行下一步；(5)以SM_HD距离为缓冲半径，建立目标道路与候选参考道路各自匹配段的缓冲区，用缓冲区交集面积与并集面积的比值作为二者重叠度；(6)计算当前候选匹配对的匹配度MatchVal，如果匹配度小于匹配度阈值MatchTol或小于等于当前的最大匹配度MaxMatchVal，则继续匹配下一条候选参考道路，反之将MatchVal赋值给MaxMatchVal；(7)匹配完所有参考道路后，比较MaxMatchVal与MatchTol的大小。如果MaxMatchVal小于MatchTol，说明没有与该目标道路匹配的参考道路，则继续匹配下一条目标道路；反之，将匹配对的匹配信息记录下来并输出。而且，步骤三中单条道路匹配的实现如下，(1)首先用MaxMatchVal表示当前的最大匹配度，初始值为double类型值的最小值DB_Min；(2)遍历目标道路，判断参考道路与目标道路的外扩外接矩形EMBR是否相交，如果相交，则认为是参考道路的候选目标道路；(3)计算参考道路与候选目标道路的SM_HD距离，并得到匹配段；如果计算出的SM_HD距离大于等于SM_HD距离阈值DisTol，则继续判断下一条候选目标道路；反之，执行下一步；其中，SM_HD表示中值豪斯多夫距离；(4)计算参考道路与候选目标道路各自匹配段的方向角差值Angle，如果Angle大于等于相应方向角差值阈值AngTol，则继续判断下一条候选目标道路；反之，执行下一步；(5)以SM_HD距离为缓冲半径，建立参考道路与候选目标道路各自匹配段的缓冲区，用缓冲区交集面积与并集面积的比值作为二者重叠度；(6)计算当前候选匹配对的匹配度MatchVal，如果匹配度小于匹配度阈值MatchTol或小于等于当前的最大匹配度MaxMatchVal，则继续匹配下一条候选目标道路，反之将MatchVal赋值给MaxMatchVal；(7)匹配完所有目标道路后，比较MaxMatchVal与MatchTol的大小。如果MaxMatchVal小于MatchTol，说明没有与该参考道路匹配的目标道路，则继续匹配下一条参考道路；反之，将匹配对的匹配信息记录下来并输出。而且，所述路网数据的预处理，包括空间参考系的统一、每条道路外扩外接矩形EMBR的计算以及道路结点的增加。而且，匹配度计算，是用于衡量一对道路是否匹配的指标，匹配度的计算公式为其中，MPCT[i]表示第i个匹配对的匹配度，SMHD[i]表示第i个匹配对间的中值豪斯多夫距离，Angle[i]表示第i个匹配对间的夹角，IPCT[i]表示匹配对缓冲区重叠度，ω1、ω2、ω3分别为SM_HD距离、匹配对道路夹角和匹配对缓冲区重叠度的预设权值，且ω1+ω2+ω3＝1。本专利技术还相应提供一种基于众源路网数据的多因子路网匹配系统，包括如下模块，初始化模块，用于两种参与匹配的路网数据的导入、匹配因子阈值的设置和路网数据的预处理；正匹配模块，用于循环遍历目标数据中的每条道路，获取匹配的参考道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为目标道路的匹配对象；反匹配模块，用于循环遍历参考数据中的每条道路，获取匹配的目标道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为参考道路的匹配对象；去重模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于众源路网数据的多因子路网匹配方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，初始化，包括两种参与匹配的路网数据的导入、匹配因子阈值的设置和路网数据的预处理；步骤二，正匹配，包括循环遍历目标数据中的每条道路，获取匹配的参考道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为目标道路的匹配对象；步骤三，反匹配，包括循环遍历参考数据中的每条道路，获取匹配的目标道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为参考道路的匹配对象；步骤四，对步骤二和步骤三中的匹配结果进行去重操作，去除掉重复的道路匹配对，输出最终所有匹配对的匹配信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于众源路网数据的多因子路网匹配方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，初始化，包括两种参与匹配的路网数据的导入、匹配因子阈值的设置和路网数据的预处理；步骤二，正匹配，包括循环遍历目标数据中的每条道路，获取匹配的参考道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为目标道路的匹配对象；步骤三，反匹配，包括循环遍历参考数据中的每条道路，获取匹配的目标道路，如果寻找到满足阈值条件的候选匹配道路，从中选取匹配度最高的道路作为参考道路的匹配对象；步骤四，对步骤二和步骤三中的匹配结果进行去重操作，去除掉重复的道路匹配对，输出最终所有匹配对的匹配信息。2.根据权利要求1所述基于众源路网数据的多因子路网匹配方法，其特征在于：步骤二中单条道路匹配的实现如下，(1)首先用MaxMatchVal表示当前的最大匹配度，初始值为double类型值的最小值DB_Min；(2)遍历参考道路，判断目标道路与参考道路的外扩外接矩形EMBR是否相交，如果相交，则认为是目标道路的候选参考道路；(3)计算目标道路与候选参考道路的SM_HD距离，并得到匹配段；如果计算出的SM_HD距离大于等于SM_HD距离阈值DisTol，则继续判断下一条候选参考道路；反之，执行下一步；其中，SM_HD表示中值豪斯多夫距离；(4)计算目标道路与候选参考道路各自匹配段的方向角差值Angle，如果Angle大于等于相应方向角差值阈值AngTol，则继续判断下一条候选参考道路；反之，执行下一步；(5)以SM_HD距离为缓冲半径，建立目标道路与候选参考道路各自匹配段的缓冲区，用缓冲区交集面积与并集面积的比值作为二者重叠度；(6)计算当前候选匹配对的匹配度MatchVal，如果匹配度小于匹配度阈值MatchTol或小于等于当前的最大匹配度MaxMatchVal，则继续匹配下一条候选参考道路，反之将MatchVal赋值给MaxMatchVal；(7)匹配完所有参考道路后，比较MaxMatchVal与MatchTol的大小。如果MaxMatchVal小于MatchTol，说明没有与该目标道路匹配的参考道路，则继续匹配下一条目标道路；反之，将匹配对的匹配信息记录下来并输出。3.根据权利要求1所述基于众源路网数据的多因子路网匹配方法，其特征在于：步骤三中单条道路匹配的实现如下，(1)首先用MaxMatchVal表示当前的最大匹配度，初始值为double类型值的最小值DB_Min；(2)遍历目标道路，判断参考道路与目标道路的外扩外接矩形EMBR是否相交，如果相交，则认为是参考道路的候选目标道路；(3)计算参考道路与候选目标道路的SM_HD距离，并得到匹配段；如果计算出的SM_HD距离大于等于SM_HD距离阈值DisTol，则继续判断下一条候选目标道路；反之，执行下一步；其中，SM_HD表示中值豪斯多夫距离；(4)计算参考道路与候选目标道路各自匹配段的方向角差值Angle，如果Angle大于等于相应方向角差值阈值AngTol，则继续判断下一条候选目标道路；反之，执行下一步；(5)以SM_HD距离为缓冲半径，建立参考道路与候选目标道路各自匹配段的缓冲区，用缓冲区交集面积与并集面积的比值作为二者重叠度；(6)计算当前候选匹配对的匹配度MatchVal，如果匹配度小于匹配度阈值MatchTol或小于等于当前的最大匹配度MaxMatchVal，则继续匹配下一条候选目标道路，反之将MatchVal赋值给MaxMatchVal；(7)匹配完所有目标道路后，比较MaxMatchVal与MatchTol的大小。如果MaxMatchVal小于MatchTol，说明没有与该参考道路匹配的目标道路，则继续匹配下一条参考道路；反之，将匹配对的匹配信息记录下来并输出。4.根据权利要求1或2或3所述基于众源路网数据的多因子路网匹配方法，其特征在于：所述路网数据的预处理，包括空间参考系的统一、每条道路外扩外接矩形EMBR的计算以及道路结点的增加。5.根据权利要求1或2或3所述基于众源路网数据的多因子路网匹配方法，其特征在于：匹配度计算，是用于衡量一对道路是否匹配的指标，匹配度的计算公式为其中，MPCT[i]表示第i个匹配对的匹配度，SMHD[i]表示第i个匹配对间的中值豪斯多夫距离，Angle[i]表示第i个匹配对间的夹角，IPCT[i]表示匹配对缓冲区重叠度，ω1、ω2、ω3分别为SM_HD距离、匹配对道路夹角和匹配对缓冲区重叠度的预设权值，且ω1+ω2+ω3＝1。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳东，吴胜，李小雨，刘波，贺楷锴，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42