[发明专利]城市道路骨架层次划分方法及系统

权利要求书

1.一种城市道路骨架层次划分方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用基于密度的聚类方法将道路网中的多条路段进行聚类，得到的每个聚类中心为一条stroke，在聚类过程中通过计算两条路段之间的夹角进行方向相似性度量，将符合夹角阈值的路段进行聚类合并；

(2)根据生成的stroke采用对偶法是将stroke道路网中的交叉点抽象为图论中的节点，将路段抽象为边，构建stroke网络拓扑结构图；

(3)计算每条stroke的道路度中心性、道路接近中心性、道路中介中心性和道路长度指标，并加权融合后得到每条stroke的道路骨架性综合指数；

(4)根据每条stroke的道路骨架性综合指数将道路网stroke划分为三个等级，从而提取出道路骨架的层次结构。

2.根据权利要求1所述的城市道路骨架层次划分方法，其特征在于，所述步骤(1)中采用聚类方法生成stroke的步骤具体包括：

(1.1)选取密度指数最大值的道路交叉点作为初始聚类中心；

(1.2)计算该点连接的路段方向相似性，将符合夹角阈值的路段聚类合并，并标识为已聚类；

(1.3)按照广度优先搜索方法遍历该点的直接邻居和间接邻居，向外不断扩散，将符合阈值的路段加入到已知簇中，直到没有新的路段加入，一个stroke即形成；

(1.4)对于未标识的聚类路段，迭代步骤(1.1)-(1.3)，遍历完所有对象，聚类结束，没有被标识到任何一个stroke的对象单独成为一个stroke，视为孤立路段。

3.根据权利要求2所述的城市道路骨架层次划分方法，其特征在于，道路交叉点的密度指数的计算公式为：

Density(P_i)＝N^s(P_i)+N^s(P_i)/|N(P_i)|

式中，N^s(P_i)表示与交叉点P_i直接连接的路段相似性度量满足夹角阈值的匹配个数；|N(P_i)|表示连接P_i的路段个数。

4.根据权利要求1所述的城市道路骨架层次划分方法，其特征在于，所述步骤(3)中道路度中心性指标为stroke网络拓扑结构图中某一节点与其他网络边节点直接相连的数量。

5.根据权利要求1所述的城市道路骨架层次划分方法，其特征在于，所述步骤(3)中道路度接近中心性指标为stroke网络拓扑结构图中某一个节点到其他节点的最短路径之和的倒数。

6.根据权利要求1所述的城市道路骨架层次划分方法，其特征在于，所述步骤(3)中中介中心性指标为stroke网络拓扑结构图中某节点位于网络中其他任何两个节点间最短路径上的概率值。

7.一种城市道路骨架层次划分系统，其特征在于，包括：

道路网stroke生成模块，用于采用基于密度的聚类方法将道路网中的多条路段进行聚类，得到的每个聚类中心为一条stroke，在聚类过程中通过计算两条路段之间的夹角进行方向相似性度量，将符合夹角阈值的路段进行聚类合并；

网络拓扑图生成模块，用于根据生成的stroke采用对偶法是将stroke道路网中的交叉点抽象为图论中的节点，将路段抽象为边，构建stroke网络拓扑结构图；

道路骨架指数计算模块，用于计算每条stroke的道路度中心性、道路接近中心性、道路中介中心性和道路长度指标，并加权融合后得到每条stroke的道路骨架性综合指数；

以及，道路骨架层次划分模块，用于根据每条stroke的道路骨架性综合指数将道路网stroke划分为三个等级，从而提取出道路骨架的层次结构。

8.一种城市道路骨架层次划分系统，至少包括一台计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-6任一项所述的城市道路骨架层次划分方法。