[发明专利]用于交通状态监控系统的数字地图构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种数字地图领域的方法，具体是一种用于交通状态监控系统的数字地图构建方法。

背景技术

交通状态监控系统(Traffic State Monitoring System，TSMS)是智能交通系统最主要的子系统之一，监控系统获取的实时交通状态信息是城市路网控制系统、智能诱导系统、信息服务系统等子系统运行的基础。交通状态信息的获取方法很多，包括基于地感线圈和基于GPS的交通流状态估计算法，其中GPS具有全天候、低成本以及实时检测等诸多优势(无需支付使用费用，便可使用GPS接收机接收民用GPS信号，经接收机内置芯片运算后即实现实时定位)，因此在智能交通领域发展迅速、应用广泛。Quiroga和Bullock于1998年发表在《TransportationResearch Part C：Emerging Technologies(运输研究C部分：新兴技术)》上的论文“Travel timestudies with global positioning and geographic information systems：an integrated methodology(基于全球定位和地理信息系统的行程时间分析：一种综合方法)”采用了基于GPS数据和GIS-T地图信息融合的交通状态估计方法，取得了良好的效果。Q.-J.Kong等人于2009年发表在《IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems(IEEE智能交通系统会刊)》上的论文“An approach to urban traffic state estimation by fusing multisource information(融合多源信息的城市交通状态估计方法)”对此算法进行了更深入的探讨，并给出了一个应用实例，但是其使用的数字地图在地理信息组织结构上对算法的支持不够，精确度也有所欠缺，从而大大影响了算法的准确性和运算效率。

GIS数字地图的开发方式基本可分为二次开发和独立开发两种。二次开发是指利用专业的GIS工具软件，如ArcView、MapInfo等，实现GIS的基本功能。采用二次开发方式开发速度快，但编程人员无法控制程序的核心，有时需要实现复杂的功能就力不从心，且效率较低。独立开发方式不依赖于任何GIS工具软件，从数据的采集整理到处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计。这种方式无须依赖任何商业GIS工具软件，减少了开发成本，有利于实现一些复杂的功能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于交通状态监控系统的数字地图构建方法，采用分层化结构构建地图，对道路和节点的原始信息进行重建和提取，利用同一道路上、下行道地理数据的统一性，实现运算结果的双向显示，最后给出一种GPS坐标到城建坐标的快速转换方法，以满足交通估计算法的实时性要求。本发明能够较为精确地反映实际的地理信息，并针对GPS交通状态估计算法重构了地理信息结构，以利于算法实现及运算结果的显示，提高了算法的准确度和运行效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步、地图的分层化结构：将地图分为点、线、块三种结构，其中：点结构表示建筑物，块结构表示绿地或公园，线结构表示道路或桥梁。

第二步、建立地理信息初始数据结构：所述线结构采用若干个相连的节点结构进行替代，每两个相邻的节点结构之间为路段结构，所述节点结构包括：节点ID、道路ID和节点坐标；所述路段结构包括：路名、道路ID以及路段链表。

第三步、重构初始地理信息结构：对所有路段结构建立参数方程，并两两联立，求出两条相交的路段结构的交叉点，即路口坐标，并得到与此交叉点相邻的节点结构。

所述的参数方程是指：X＝X_k1+t_k×(X_k2-X_k1)，Y＝Y_k1+t_k×(T_k2-T_k1)；

其中：l_k为第k个路段结构，(X_k1，Y_k1)和(X_k2，Y_k2)分别为路段结构l_k的两个端点坐标，t_k为参数，0≤t_k≤1。

第四步、向路段结构中添加上行道和下行道的交通状况，其具体步骤为：