一种路网图和农机轨迹聚类算法相结合的农机运动模式识别方法技术

一种路网图和农机轨迹聚类算法相结合的农机运动模式识别方法，属于地图匹配的技术领域，该方法的步骤包括：获取农机定位轨迹原始数据；对原始农机定位轨迹数据进行数据清洗；利用农机定位轨迹数据获取对应目标区域内的路网图；利用HFTMM算法纠正农机定位轨迹与路网图道路之间的映射偏差；根据农机定位轨迹与路网道路之间的高精度映射关系确定农机道路行驶运动模式；利用DBSCAN密度聚类算法确定农机田间作业和田间转场运动模式。本发明专利技术将路网图的道路场景和密度聚类算法相融合，来提高农机定位轨迹分割的准确率和效率，获得更加准确的农机运动模式识别结果。的农机运动模式识别结果。的农机运动模式识别结果。

【技术实现步骤摘要】
一种路网图和农机轨迹聚类算法相结合的农机运动模式识别方法


[0001]本专利技术公开一种路网图和农机轨迹聚类算法相结合的农机运动模式识别方法，属于地图匹配的


技术介绍

[0002]随着全球定位系统、农田信息采集系统和地理信息系统等技术的发展，对于装有北斗定位终端的农机而言，能够非常容易地获取农机定位轨迹数据，而该数据中蕴含了丰富的地理位置信息和农机活动信息，深入研究该数据，挖掘其背后隐含的时空信息对于现代农业生产管理具有十分重要的技术意义。
[0003]近年来，利用农机定位轨迹数据识别出农机运动模式，进而推算出农机作业面积已成为计算农机有效作业面积的重要策略之一，所述农机运动模式包括农田作业、道路行驶、农田转场。准确的农机运动模式识别结果可精确计算出农机作业面积，有效减少人工统计农机作业面积投入的人力、物力和财力。但是，现阶段基于农机GPS轨迹数据的农机运动模式识别方法仍存在缺陷，主要有：
[0004]1.基于传统机器学习的农机定位轨迹分割方法：传统机器学习方法通常需要大量的标记数据来训练并得到准确的模型，这需要耗费大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路网图和农机轨迹聚类算法相结合的农机运动模式识别方法，其特征在于，包括：S1：根据经过数据清洗后的农机定位轨迹数据的经纬度信息来确定路网图像数据，然后利用基于路网拓扑结构的HFTMM算法，纠正农机定位轨迹到路网图的映射偏差，实现农机定位轨迹到路网图道路的精准映射；S2：根据经过地图匹配技术纠正后的农机定位轨迹与路网图之间的高精度映射图，将落于路网图道路上的农机定位轨迹点判定为：道路行驶运动模式；S3：基于DBSCAN密度聚类算法对S2中未识别完成的农机定位轨迹点进行分割，分割结果为：农田转场运动模式和农田作业运动模式。2.根据权利要求1所述一种路网图和农机轨迹聚类算法相结合的农机运动模式识别方法，其特征在于，在S1中的具体方法包括：S11：农机定位轨迹数据清洗，包括：S111：删除两个或多个定位轨迹点之间时间间隔为0的点，保留其中的第一个定位轨迹点；S112：删除两个或多个定位轨迹点之间经纬度相同、且速度为0的点，保留第一个定位轨迹点；S113：删除两个或多个定位轨迹点之间经纬度相同、速度不为0且连续的点，保留第一个定位轨迹点；S114：删除两个或多个定位轨迹之间经纬度不同，速度为0且连续的点，保留第一个定位点；S12：路网图像数据获取，路网图被定义为有向图G＝(V，E)，其中V是包括过渡节点、非过渡节点，表示为V＝{v1，v2，
…
，vn}；所述V中的过渡节点包括一个路段和另一个路段的交叉端点v
tr
＝(lat
tr
，lon
tr
)，其中，lat
tr
、lon
tr
分别表示所述过渡节点的纬度和经度；所述V中的非过渡节点(开始节点和结束节点)用v
od
＝(lat
od
，lon
od
)表示，lat
od
、lon
od
分别表示非过渡节点的纬度、经度信息；E使用集合E＝{e1，e2，
…
，em}来表示所有路段的，其中，表示为有向边，用e＝(e
id
，e
idstart
，e
idend
)表示，e
id
表示路段标识符、e
idstart
表示路段e
id
的起点、e
idend
表示路段e
id
的终点；S13：利用基于路网拓扑结构的HFTMM算法，以纠正农机定位轨迹与路网图之间的映射偏差，具体步骤如下：S131：选择关键样本，利用HFTMM算法在以过渡节点v
tr
＝(lat
tr
，lon
tr
)为中心、以半径为r的圆的范围内，找到最靠近过渡节点的轨迹点，将其作为农机定位轨迹数据的关键样本，根据所述关键样本将整个轨迹数据划分为多个子轨迹，具体包括：1)利用ArcGIS将农机定位轨迹数据映射至路网图，根据农机定位轨迹数据与路网图像数据的初步映射结果，选择最接近轨迹点的路段组成农机定位轨迹道路缓冲区；2)根据农机定位轨迹数据按照时间顺序进行排列的特性，确定农机定位轨迹经过过渡节点时是否存在折返现象：若存在折返，则过渡节点对应2个关键样本；
若不存在折返，则过渡节点对应1个关键样本；确定折返情况后，以过渡节点C为中心、以r为半径做圆，寻找该圆内距离过渡节点最近的轨迹点作为关键样本，寻找关键样本Sc的公式如下式：S
c
＝argmin(d(p
i
，C))，p
i
∈S
ꢀꢀꢀ
(1)在公式(1)中，d(p
j
，C)代表欧几里得距离函数；C代表过渡节点；S代表以过渡节点C为中心、以r为半径的圆内的农机定...

【专利技术属性】
技术研发人员：程广河，卞存翔，白金强，郝凤琦，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院山东山科智控数字化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：