[发明专利]一种基于地图匹配的众包地图道路质量改进方法

说明书

本发明涉及一种基于地图匹配的众包地图道路质量改进方法，包括提取OSM数据中的节点和道路信息，基于交叉口将道路打断成路段序列，构建出以路段为基本单位的路网结构；基于以路段为基本单位的路网结构，结合出租车GPS轨迹数据，进行基于隐马尔可夫模型的简化地图匹配；根据所得中断点类型和数量信息，判断是否存在道路错误以及道路错误的类型，对不同错误类型的问题路段进行相应的处理。本发明利用简单易获取的数据，不仅能发现路段缺失错误，也能发现路段拓扑错误，有利于提高众包地图路网的覆盖面和准确度。

技术领域

本发明属于地理空间信息系统技术领域，特别是涉及一种基于地图匹配的众包地图道路质量改进方法。

背景技术

数字道路信息是我国基础地理信息的重要组成部分，在城市规划、智能交通与位置服务等诸多领域扮演着至关重要的角色，这些应用系统运行的效率与效果和数字道路信息的准确性、详细程度及现势性息息相关。随着我国社会经济发展，城市建设日新月异，新道路不断布局修建，老道路也在不断升级改造，这对数字道路信息的快速准确获取与质量改进提出了严峻的考验。

众包地图是一种新型的网络地理信息服务，具有数据量大、信息丰富、现势性好、成本低廉等优点，已经发展成为一种重要的地理信息来源，是如今地理信息数据获取的新趋势，也是当下交通信息系统领域研究与应用的重要数据源。目前，国内外已有许多众包地图项目，例如OpenStreetMap、Wikimapia、Waze等。众包地图是非专业用户协同编辑的结果，受到贡献者能力与空间分布等因素的限制，其中的道路信息将不可避免地出现质量问题，如覆盖程度不够、道路拓扑错误等，严重制约了众包地图道路的应用范围和能力。王明等以导航地图为参考，对武汉市OpenStreetMap(以下简称为OSM)数据进行了质量评价，结果表明武汉市OSM数据的完整性不超过40％，准确性不超过60％。

在数字道路地图制作方面，传统方法是使用道路测量车等专业设备，通过实地测绘以获取道路信息，虽可实现路网的精准构建，但耗费大量人力、物力和财力，且工作周期长，难以保证路网构建的效率；基于遥感影像的道路提取虽然提高了获取效率，但受限于图像处理技术，一方面提取精度普遍不高，另一方面无法获取转向信息；从点云中提取道路信息同样需要专业的采集设备，且产生的数据量十分巨大，处理起来十分困难。相比之下出租车每天行驶在城市的大街小巷中，一旦有新小区或道路建成，即会有出租车穿梭其中。因此，利用易于采集且每天更新的出租车GPS轨迹数据来获取/改进城市路网信息具有低成本、高效率、高现势性等独特优势，吸引了学者们大量的工作，主要从以下两个方面开展工作。

路网重建方法不使用现有路网地图，完全根据所获取的GPS轨迹数据，使用一定的方法从中提取道路信息，并生成一定区域内的路网。如Brüntrup等基于“滑动窗口”思想，利用聚类算法将原始轨迹采样点逐个连接构成轨迹线，进一步通过连接多条轨迹线生成一定区域内的路网结构；唐炉亮等根据时空认知的一些规律，利用Delaunay三角网不断插入新轨迹来生成路网。论述了这类方法的还有以下论文：Schroedl S,Wagstaff K,Rogers S,etal.Mining GPS traces for map refinement.Data mining and knowledge Discovery,2004；Cao L,Krumm J.From GPS traces to a routable road map//Proceedings of the17th ACM SIGSPATIAL international conference on advances in geographicinformation systems.ACM,2009；孔庆杰,史文欢,刘允才.基于GPS轨迹的矢量路网地图自动生成方法.中国科学技术大学学报,2012。