[发明专利]一种城市道路要素提取方法

说明书

本发明提供了一种城市道路要素提取方法。该方法包括以下步骤：步骤1：利用开源路网数据获取城市道路中心线；步骤2：获取道路分段等距采样点及采样点位置的街景图像；步骤3：基于获取的街景图像利用射影几何原理完成城市道路要素几何信息的量测；步骤4：对城市道路边界线和城市道路面进行拟合和表达；步骤5：结合城市道路面及遥感影像获取隔离带及交叉口采样点；步骤6：再次执行几何量测，对道路要素分类拟合，最终获取城市道路要素。本发明依据“先整体后局部”、“先点再线后面”的原则，通过栅格化中心线提取、分段信息采样、几何宽度量测及要素拟合等过程，构建了一种新型的基于开源地图的城市道路要素提取法。

技术领域

本发明属于测绘、摄影测量与遥感技术领域，涉及一种基于开源地图的城市道路数据提取方法。

背景技术

城市道路要素是对城市道路功能构成部分的数字化表达，集成了城市道路几何形态、属性特征及语义描述等多维信息，成为解析与重构城市道路网络的关键。城市道路要素的高精度、细粒度提取，可为城市地形精准建模、城市高精地图表达及城市洪涝过程精准模拟等方面提供数据基础。

已有城市道路要素提取技术主要基于数字地形图数据、无人机影像、遥感影像数据、LIDAR点云数据及轨迹大数据等，特别是以高分遥感影像和车载(机载)点云数据为数据源的信息提取成为主流。其中，基于遥感影像的道路提取研究主要以道路边界或道路面为主；基于点云数据的要素提取除了包含道路边缘线外还有道路中心线、标识线、路坎等。此外，各类数据的多源融合和优势互补也是目前重点关注的问题之一。从目前城市道路要素提取的数据源来看，排除数据本身的误差，从大比例尺数字地形图中提取的道路要素相对全面、误差较小，但存在数据获取费力、保密级别较高等问题；从遥感影像及摄影测量数据进行城市道路要素提取时，常因树木遮挡、天气(如云)影响及数据自身分辨率等约束，使得城市道路要素提取精度不高和粒度不够，无法满足精细尺度要求；LIDAR点云数据虽能获取细粒度城市道路要素，但获取昂贵且滤波难度大，通常较难适用于较大研究区域。

作为可免费获取的数据源，开源地图蕴含了道路网、街景图像、遥感影像以及各种属性信息(如道路名称、级别等)等丰富资源，具有地图来源多、覆盖范围大及数据现势性强等优势，可为城市道路要素提取提供良好的数据支撑。特别是，开源地图中的街景图像是城市地理场景高精度信息获取的重要数据源，已在城市地理对象标记、城市道路分割以及城市环境评估等方面获得较好地应用。然而，现有文献鲜见综合运用开源地图中多元数据开展城市道路要素提取的报道。

在少量基于街景数据进行城市道路提取的研究中，主要存在以下问题：第一，采用的方法多为边缘检测、对象分割等技术，这些技术局限于单张影像，且提取结果为道路局部摄影变形后的面状数据，无法实现大区域的城市道路完整道路面提取。第二，现有研究中基于街景数据的城市道路提取主要提取的是城市道路边界线、城市道路中心线等单独要素，很少有文献进行道路全地形要素信息的提取，特别是城市非机动车道和隔离带的提取等。第三，基于分割及边缘检测技术的街景数据道路提取结果，其坐标系与常用大地坐标系之间的转换较为困难，很难与其他已有数据进行叠加及对应的处理分析。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种基于开源数据获取城市道路要素的提取方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种城市道路要素提取方法，包括如下步骤：

步骤1：基于开源路网数据，利用栅格化方法提取城市道路中心线；

步骤2：对道路中心线进行分段等距采样，获取采样点以及采样点对应的街景图像；

步骤3：基于步骤2的街景图像，利用射影几何原理对城市道路要素几何宽度信息进行量测；

步骤4：对城市道路边界线和城市道路面进行拟合和表达；

步骤5：结合城市道路面及遥感影像获取隔离带及交叉口采样点；