[发明专利]一种公交GPS轨迹数据的路网匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通领域，尤其涉及一种公交GPS轨迹数据的路网匹配方法。

背景技术

目前路况信息的判断需要借助公交车GPS轨迹数据，判断过程中，需要先将GPS轨迹数据匹配至路网中。浮动车数据反映在地图上是一个个具有空间坐标的离散点要素，但受到在GPS定位和信息传输过程、地图矢量化过程、不同空间坐标参考系的选取和相互转换过程中多种因素的共同作用，使其绝大多数游离于路网线要素之外，无法与道路直接进行空间关系的分析和处理。因此，将浮动车GPS定位点尽可能真实地归属到城市路网中的某路段，确定并得到车辆某时刻的道路实际行驶位置的处理过程，是路网匹配算法的主要内容。

经典的路网匹配算法不具有普适性。候选匹配路段是指分布于浮动车GPS定位点周围的可能与之匹配的路段集合。从全路网线要素中快速检索出每个GPS定位点的候选匹配路段是一个高效路网匹配算法的前提。通过划分网格来打断道路，并采用某种数据结构和建立相应编码规则的方法，具有索引方法灵活、提取目标要素快速等突出特点，在地理空间数据的处理上应用广泛，但在实际使用中也存在着一些不足，进而使路况信息的计算准确度不够，不能真实反映地实际的路况信息。

(1)网格划分法带来大量零碎路段

由于地图格网的网格大小相同，而城市路网疏密程度不同，因而不好控制道路打断后的路段长度，在实现过程中往往会出现大量被截断且长度较小的零碎路段，给匹配处理额外增加了一定程度的性能负担。例如，采用200米×200米的网格对全路网进行网格划分，产生的线路总长小于10米的路段数达到了一定比例。

(2)候选匹配路段所在格网的查找过程较为复杂

在匹配过程中，首先需要查找待匹配点周围的候选匹配路段。基于网格划分的检索方法是利用GPS定位点距离网格四条边的距离，并对比GPS定位点精度的阈值范围来判断是否获取当前网格或某几个周边邻域网格中的路段。但由于邻域网格数量随位置有3个、5个、8个，随方向有上、下、左、右、左上、左下、右上、右下多种情况，因而查找过程较为复杂，且容易将本身不符合条件的路段也作为候选考虑对象，需要进一步判断才能排除。

因此，需要设计一种不额外增加网格打断的路段、匹配结果准确的路网匹配方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种将公交GPS轨迹数据准确匹配至路网中的方法。

本发明提供的技术方案为：

一种公交GPS轨迹数据的路网匹配方法，包括：

步骤一、采集一个时间段内一辆公交车的所有GPS轨迹数据，每组GPS轨迹数据包括时间值和经纬度坐标，利用经纬度坐标确定一个轨迹点，将所有的轨迹点根据时间先后顺序排序；

步骤二、对所有的轨迹点依次执行以下计算：在公交路网数据结构中，为一个轨迹点确定至少一个候选匹配路段并构成一个候选匹配路段集合，计算该轨迹点在每个候选匹配路段上的投影点并以投影点作为候选匹配点；

步骤三、为第一个轨迹点确定唯一的一个匹配路段和一个匹配点，逐个对除第一个轨迹点之外的剩余轨迹点的候选匹配路段集合进行判断：对于第N个轨迹点，

(1)当其仅有一个该候选匹配路段属于第N-1个轨迹点的任一个候选匹配点所在路段的第M级后继路段时，则将第N个轨迹点在该候选匹配路段上的候选匹配点判定为匹配点，

(2)当有多个候选匹配路段属于第N-1个轨迹点的其中一个候选匹配点所在路段的第M级后继路段时，则再对每一个候选匹配路段进行以下判断：如果在一个候选匹配路段的第Z级后继路段是第N+1个轨迹点的候选匹配路段，则将第N个轨迹点在该候选匹配路段上的候选匹配点判定为匹配点，并依次计算第1个轨迹点的匹配点到第N+1个轨迹点的所有候选匹配点的第一行驶距离，如果一个候选匹配路段的第Z级至第Z+a级后继路段都不是第N+1个轨迹点的候选匹配路段，则计算第1个轨迹点的匹配点到该候选匹配路段的第Z+a级后继路段的终点的第二行驶距离，将多个候选匹配路段进行比较，当一个候选匹配路段的第二行驶距离均大于剩余的候选匹配路段的第一行驶距离，则将该候选匹配路段从候选匹配路段集合中剔除，其中，M为取值大于等于1的正整数，Z、a为取值大于等于1的正整数，

其中，N为取值大于1的正整数，每进行完一个轨迹点的候选匹配路段集合的判断，N取值加1，重复执行上述过程；

步骤四、将所有的轨迹点的匹配点连接成多条候选行车轨迹，其中，同一个轨迹点的不同匹配点属于不同的候选行车轨迹，将匹配点个数最多的候选行车轨迹判定为行车轨迹；