一种适合路况信息加载的导航数据库概化方法技术

一种适合路况信息加载的导航数据库概化方法，经过三次分配确定导航数据中全部的虚拟路幅，修改虚拟路幅的转入转出路幅之间的连通关系，生成不含虚拟路幅的高层网络。本发明专利技术通过对导航数据的概化，使得路网数据的拓扑关系与真实路网的拓扑关系完全一致，保证了路径分析结果的准确性，为用户提供了与真实路况完全一致的可视化效果，有利于交通管制信息与路网的交互式和自动化融合，有利于用户与导航系统、交通信息提供商与导航系统在动态交通环境下的路径查询过程中的动态信息快速加载。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对导航数据库概化的方法，特别是一种适合路况信息加载的导航数 据库概化方法。
技术介绍
随着我国城市化进程的加速，城市规模不断扩大，城市建设日新月异。公众的出行 服务需求也随之不断增长，导航软件的普及程度也越来越高。现行的经典商用导航软件 能为用户提供兴趣点查找、路径分析等服务，极大的方便了公众的出行。但现行经典商 用导航算法为用户提供的出行方案，仍存在着一些问题 (1)存在虚拟路幅信息，交叉口表达复杂。目前的导航数据库中每条路幅在交叉口的部分用一条独立的弧段表示。而实际上这 些弧段代表的路幅并非是独立的路幅，只是某些路幅的一部分，是相交道路在交叉口处 形成的虚拟路幅。虚拟路幅表达的并非是真实存在的路幅，而是连接实际上相邻、而在 表达中被打断的路幅的工具。其主要目的是为了表达路幅在交叉口形成的各种转向和邻 接关系，同时保证网络几何和拓扑的完整性。但是这种虚拟路幅与用户对路网认知之间 存在差异。(2) 路网原有拓扑关系被破坏，转向关系表达复杂。 现实道路网络按上述方法被抽象表达以后，由于在交叉口加入连接线弧段的原因，原有道路之间的拓扑连接关系被破坏了，而在抽象网络中表达现实道路之间的转向关系则比较复杂。以图1中路段D在交叉口处的转向为例说明，路段D左转可到达路段A， 在图2中表达该转向关系的对应弧段序列是4->10-〉11->1。路段D从该路口直行， 可到达路段C，在图2中表达该转向关系的对应弧段序列是4-〉10->6。路段D从该路 口右转，可到达路段B，在图2中表达该转向关系的对应弧段序列是4-〉2。路段D 在该路口掉头对应的弧段序列是4-〉10->11-〉12-〉3。由此可见，原有路网中相邻道路 的直接相邻关系在抽象后的网络中被破坏，而且这种邻接转向关系在不同的情况中又需 要用不同数量的弧段序列表示。因此，道路之间的转向关系表达比较复杂。(3) 道路转向阻抗累积失真，影响算法精度。 在考虑转弯阻抗的时间最短路径算法中，算法从一条弧段扩展到其相邻弧段时，要累积弧段之间的转弯时间阻抗。这个和车辆从一条道路经过交叉路口到达另一条道路时，在交叉路口有时间延迟的概念是一致的。但是在采用了连接线的路网中，由于转向 关系不再是道路和道路之间二元关系，而是用弧段序列表示的多元关系，导致某些转向 的阻抗累积失真。如图1中车辆从道路D到达道路A是一个左转关系，而在图2中对应 的转向表达为4->10->11_>1，实际上该左转转化为了一个直行(4->10)， 一个左转 (10-〉11)和一个直行(11->1)，因此实际的左转阻抗被放大。而同样的直行和掉头的阻 抗也被放大，只有右转阻抗和实际道路的转向阻抗一致。由于路网的转向阻抗被放大， 因此考虑转向阻抗的时间最短路径算法在进行路径搜索时，由于受到阻抗放大的影响， 路径求解的准确度也受到较大影响。(4) 道路转向管制设置复杂，管制与路况信息应用困难目前国际标准的GDF模型中交叉口交通关系的禁止策略表达方式包括转向表法、策 略表法和带交通标志类型的策略表三种。道路的直接转向关系由相应的多条弧段序列表 示，实际交通网络中两条道路的禁止信息在网络中表达成一个弧段序列的通行限制。如 图1中路段D在交叉口处不允许左转，但是允许掉头。在抽象网络中的对应表达就是序 列4->10->11-1的弧段序列不可行，但是4-〉10-〉11->12-〉3可行。这使得管制与路况 信息在路径搜索算法中的应用十分困难。大量涉及交叉口的动态交通信息，即使已经获 取，也无法实时加载到导航数据库中。造成导航算法在为用户提供"吋间最短"的出行 路径方案时，对途经交叉口的时间耗费极不准确，进而造成导航系统出行路径搜索的实 用性不佳。(5) 出行路径的可视化表达存在偏差在现有的导航数据库模型中，由于包含大量的交叉口虚拟路幅，导致出行路径在交 叉口左转、掉头等的可视化效果存在错误6如图2中，由路幅4向路幅1左转的过程中， 在实际情况下，并不需要经过路幅IO、 11，而直接由路幅4的终点转入路幅1的起点。 但由于交叉口虚拟路幅的存在，导致显示路径分析结果的时候，这个左转经由路幅4 -M0-〉ll-〉1这样一个序列才可完成，对用户的出行产生了误导。产生上述问题的最根本原因在于，传统的导航算法所采用的导航数据库模型在涉及 交叉口动态路况信息加载和可视化表达上具有一定的局限性。传统的导航数据模型是一种基于弧段-节点的网络数据模型。在该模型中，有向路 幅和交叉口是基本的建模对象， 一条道路根据其和其它道路相交的情况而被打断成很多 路幅，路幅被抽象为有向弧段，而路幅与路幅的交点被抽象为节点。网络的拓扑关系即 弧段和弧段、弧段和节点之间的连通关系。在这种模型中， 一条道路由两条方向相反的 路幅组成，每条路幅仅有一个行驶方向。这种模型的优势在亍r保持了道路的完整性，是目前主流的导航系统对道路网络所采用的表达方法，各种基于导航数据库的路径分析 算法就是在这种有向网络上进行的。然而，导航系统将这种数据模型用于路径分析与表达时，由于一条道路由两条路幅 构成，当这样的两条道路相交时，在该数据模型中体现为四条路幅的相交，出现了"井" 字型的路口。而"井"字型路口中间的四条小路幅，是道路被打断后产生的虚拟路幅， 并不在真实路网中存在。同样的，当两条单向路幅与一条单向路幅相交时，出现了"n" 型路口。 " n "型路口中间的一条小路幅，同样是虚拟路幅，在真实路网中并不存在。正是由于这些虚拟路幅的存在，导航路网的拓扑关系与真实路网的拓扑关系并不一 致。在这样的导航数据上直接进行路径分析与表达，必然会出现一些错误。这也是现有 的导航算法普遍存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是提供，目 的在于解决现行导航数据模型与动态路况信息无法完全匹配的问题，使导航数据模型与 真实路网保持一致，从而确保了导航系统为用户提供精准的出行服务；同时简化道路交 叉口的表达，使得路口耗时累计更加精确，提高路径分析准确性。本专利技术的技术解决方案为 ，其步骤为(1) 设定一个阀值，利用阀值对路网中所有路幅进行遍历，找出所有长度小于该 阀值的路幅，形成一个集合，即一次分配；(2) 对集合中的路幅进行如下处理，即二次分配，得到虚拟路幅a. 若集合中某条路幅的转入路幅和转出路幅均在集合中，且通过集合中的第三条 路幅相连，则此四条路幅构成了一个回路，将此四条路幅均标记为虚拟路幅；b. 若集合中某条路段的所有转入路幅和转出路幅均不在集合中，则将该路幅标记 为虚拟路幅；c. 若交通信息中涉及两条路幅之间的连通关系，而这两条路幅不连通时，要对这 两条路幅之间的连接路幅进行判断，得出虚拟路幅(3) 在步骤(2)的基础上，再进一步进行虚拟路幅的交互式人工判断，即人工设 置某些二次分配未处理的连接线弧段为虚拟路幅，或者取消某些连接线弧段的虚拟路 幅，即三次分配；通过以上三次分配过程，就能完成对导航数据库中连接线的识别工作；(4) 生成高层网络在步骤(3)中识别出所有的虚拟路幅后，遍历虛拟路幅集合，修改每一条虚拟路幅的转入转出路幅之间的连通关系，使得转入路幅和转出路幅直接相 连，并从路网中删除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合路况信息加载的导航数据库概化方法，其特征在于步骤如下：　　　　（１）设定一个阀值，利用阀值对路网中所有路幅进行遍历，找出所有长度小于该阀值的路幅，形成一个集合，即一次分配；　　　　（２）对集合中的路幅进行如下处理，即二次分配，得到虚拟路幅：　　　　ａ．若集合中某条路幅的转入路幅和转出路幅均在集合中，且通过集合中的第三条路幅相连，则此四条路幅构成了一个回路，将此四条路幅均标记为虚拟路幅；　　　　ｂ．若集合中某条路段的所有转入路幅和转出路幅均不在集合中，则将该路幅标记为虚拟路幅；　　　　ｃ．若交通信息中涉及两条路幅之间的连通关系，而这两条路幅不连通时，要对这两条路幅之间的连接路幅进行判断，得出虚拟路幅；　　　　（３）在步骤（２）的基础上，再进一步进行虚拟路幅的交互式人工判断，即人工设置某些二次分配未处理的连接线弧段为虚拟路幅，或者取消某些连接线弧段的虚拟路幅，即三次分配；　　　　通过以上三次分配过程，就能完成对导航数据库中连接线的识别工作；　　　　（４）生成高层网络：在步骤（３）中识别出所有的虚拟路幅后，遍历虚拟路幅集合，修改每一条虚拟路幅的转入转出路幅之间的连通关系，使得转入路幅和转出路幅直接相连，并从路网中删除虚拟路幅，从而构成了剔除虚拟路幅后的高层网络。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆锋，高松，段滢滢，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]