一种路网模型自动生成的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交通管理技术领域，是指一种路网模型自动生成的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，各种电子地图得到了广泛的应用。其中ESRIShapefile(shp)，简称 Shapefile，是由美国环境系统研宄所公司（ESRI)开发的一种描述空间数据的几何和属性 特征的非拓扑实体矢量数据结构的一种格式。目前，Shapefile文件格式用于描述几何体 对象一一点、折线与多边形，使用简单的非拓扑格式存储地理对象的位置信息和属性信息， 已经成为了地理信息软件界的一个开放标准。
[0003] 一个Shapefile文件最少包括三个文件：主文件（*?shp)，存储地理要素的几 何图形的文件；索引文件（*.shx)，存储图形要素与属性信息索引的文件；dBASE表文件 (*.dbf)，存储要素信息属性的dBase表文件。其中，主文件是一个直接存取，变长记录的文 件，其中每个记录描述一个实体的数据，称为shape;在索引文件中，每个记录包含对应主 文件记录离主文件头开始的偏移量；dBASE表文件包含各个实体的属性特征记录，几何和 属性间的一一对应关系是基于一个不重复的记录顺序代码来实现的，在dBASE表文件中的 属性记录和主文件中的记录是相同顺序的。Shapefile通常以X与Y的方式来处理地理坐 标，一般X对应经度，Y对应炜度。
[0004] 但是，地图文件，如Shapefile文件中，所有的折线与多边形都是用点来定义，点 与点之间采用线性插值，也就是说点与点之间都是用线段相连，于是数据采集时点与点之 间的距离决定了该文件所使用的比例。由于在同一Shapefile之中所有非空的几何体都必 须是同一类型，Shapefile被限制为仅仅可以混合存储空几何体和另一单一几何体，例如一 个Shapefile文件不可能同时包含折线与多边形数据。因此，以Shapefile文件为例的很 多地图文件无法直接表达完整的路网信息，需要借助很多外部工具才能有效的用于地图显 示、路径搜索、交通模拟，而其中的技术手段往往较为复杂和繁琐。
【发明内容】
[0005] 为了解决地图文件无法直接表达完整的路网信息的问题，本发明提出了一种路网 模型自动生成的方法，可以将Shapefile文件转换成矢量路网模型，并有效用于地图显示、 路径搜索、交通模拟。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种路网模型自动生成的方法，包括如下步骤：
[0007] S1，读入Shapefile文件数据：读取Shapefile文件包含的位置信息，导出端点Pi 和线段Q的集合，端点、线段的数量分别为2n、n，其中i为0到n的整数，端点P洧横坐标 纵坐标Yi，记为PjX^Yi);
[0008] S2,路口判定：在导出的线段Li集合中，找到线段1^的其中一个端点Pi，距离？1最 近的三个点依次为是Pi+1、Pi+2和Pi+3，根据四点的坐标拟合出多个椭圆，其中到点Pi+3的距 离d最小的椭圆即为拟合椭圆，拟合椭圆的长轴为％、短轴为tv根据实地地路口测量距离 设定拟合椭圆的长轴阈值、短轴阈值,若<6^且/^则该路口为四岔路口， 四岔路口的集合为{CJ，若&彡6^且勿彡&则该处为非四岔路口，非四岔路口的集合为{DJ；
[0009] S3,道路连接：对四岔路口的集合{CJ，组成一个四岔路口Q的端点Pi、Pi+1、Pi+2和 Pi+3是在该四岔路口四条支路方向上的路口临界点，将每条支路上的线段与端点直接相连 形成支路的中心线，再由支路的中心线扩展出道路，对于非四岔路口的集合{DJ，直接将端 点连接起来形成道路；道路的集合表示为{RJ，道路中每个路段表示为ri;
[0010] S4,道路曲线矢量化：对道路的集合{RJ内的任一点PjXpYi)(i= 0, 1，…，m)， 在任意函数类〇中求P(X)e使式E2=E[pGJ-YJ2中的误差的平方和E2最小，从而 得到对应函数类0的拟合曲线Y=p(X)，使得组成道路的点集连接成光滑的曲线，得到道 路的矢量模型。
[0011] 作为优选，所述的步骤S1中，读取Shapefile文件包含的位置信息，包括如下步 骤：
[0012]a.建立与Shapefile文件结构相同的数据类，包括点集{PJ与属性的集合{SJ， 其中i= 0,1，…，m;
[0013] b.将Shapefile文件的.shp文件数据和.dbf文件数据读入到指定结构中，包括 点集{PJ与属性的集合{SJ;
[0014] c.对读入的数据进行处理，导出的路线就是端点Pi和线段1^的集合。
[0015] 作为优选，函数类〇为指数函数、幂函数、连续函数或可微函数。选定函数类后拟 合的拟合曲线与选定函数类①一致。
[0016] 本发明的有益效果是：通过从Shapefile文件导出的线路对路口进行判定，获得 道路的矢量模型，使之有效得用于地图显示，路径搜索和交通模拟。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的一种流程图；
[0018] 图2是本发明步骤S2中路口判定的椭圆拟合示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0020] 如图1所示，一种路网模型自动生成的方法，包括如下步骤：
[0021] 第一步，读入Shapefile文件数据。读取Shapefile文件包含的位置信息，包括如 下子步骤：
[0022] a.建立与Shapefile文件结构相同的数据类，包括点集{PJ与属性的集合{SJ， 其中i= 0,1，…，m;
[0023] b?利用geotools(GIS工具包）等技术将Shapefile文件中的?shp文件数据 和.dbf文件数据读入到指定结构中将Shapefile文件的.shp文件数据和.dbf文件数据 读入到指定结构中，包括点集{PJ与属性的集合{SJ;
[0024] c.对读入的数据进行处理，导出的路线就是端APi和线段b的集合，端点、线段的 数量分别为2n、n，其中i为0到n的整数，端点？1有横坐标XJP纵坐标Yi，记为Pi(Xi，Yi)。
[0025] 第二步，路口判定。
[0026] 在导出的线段Q集合中，找到线段L^勺其中一个端点Pp距离？1最近的三个点依 次为是Pi+1、Pi+2和Pi+3，根据四点的坐标拟合出多个椭圆。
[0027] 椭圆外一点Pi+3到椭圆的距离d表示为| |Pi+3_E| |，当d的值最小时，该 椭圆是要求的拟合椭圆。拟合椭圆的长轴为％、短轴为bp拟合椭圆的椭圆方程为
【主权项】
1. 一种路网模型自动生成的方法，其特征在于；包括如下步骤： S1，读入化apefile文件数据；读取化apefile文件包含的位置信息，导出端点Pi和线 段Li的集合，端点、线段的数量分别为化、n，其中i为0到n的整数，端点P甫横坐标X郝 纵坐标Yi，记为Pi狂。Yi); 52, 路口判定；在导出的线段Li集合中，找到线段Li的其中一个端点Pi，距离Pi最近的 S个点依次为是Pw、Pw和PW，根据四点的坐标拟合出多个楠圆，其中到点Pw的距离d最 小的楠圆即为拟合楠圆，拟合楠圆的长轴为短轴为bi，根据实地地路口测量距离设定拟 合楠圆的长轴阔值6^.、短轴阔值若< 0^.且A< 0/，,则该路口为四岔路口，四岔路口 的集合为咕}，若且则该处为非四岔路口，非四岔路口的集合为化J; 53, 道路连接；对四岔路口的集合{。}，组成一个四岔路口。的端点Pi、Pw、Pi+2和PW 是在该四岔路口四条支路方向上的路口临界点，将每条支路上的线段与端点直接相连形成 支路的中屯、线，再由支路的中屯、线扩展出道路；对于非四岔路口的集合化J，直接将端点连 接起来形成道路；道路的集合表示为出i}，道路中每个路段表示为ri; 54, 道路曲线矢量化：对道路的集合出J内的任一点Pi狂。Yi)(i= 0, 1，…，m)，在任 意函数类〇中求P狂）G〇,使式E2=E[P狂i)-Yj2中的误差的平方和E2最小，从而得到 对应函数类〇的拟合曲线Y=P狂)，使得组成道路的点集连接成光滑的曲线，得到道路的 矢量模型。
2. 根据权利要求1所述的一种路网模型自动生成的方法，其特征在于：所述的步骤S1 中，读取化apefile文件包含的位置信息，包括如下步骤； a. 建立与化apefile文件结构相同的数据类，包括点集巧J与属性的集合咕}，其中 i= 0,1，…，m; b. 将化apefile文件的.shp文件数据和.化f文件数据读入到指定结构中，包括点集 {Pi}与属性的集合怯J; C.对读入的数据进行处理，导出的路线就是端点Pi和线段Li的集合。
3. 根据权利要求1所述的一种路网模型自动生成的方法，其特征在于；所述的函数类 〇为指数函数、幕函数、连续函数或可微函数。
【专利摘要】本发明提出了一种路网模型自动生成的方法，包括如下步骤：S1，读入Shapefile文件数据：读取Shapefile文件包含的位置信息，导出端点Pi和线段Li的集合；S2，路口判定，在导出的线段Li集合中，找到线段Li的其中一个端点Pi及距离Pi最近的三个点，根据四点的坐标拟合出多个椭圆，其中到点Pi+3的距离d最小的椭圆即为拟合椭圆，根据拟合椭圆的长轴、短轴和长轴阈值θai、短轴阈值θbi判定该路口为四岔路口或非四岔路口；S3，道路连接，使得组成道路的点集连接成光滑的曲线，得到道路的矢量模型。本发明通过从Shapefile文件导出的线路对路口进行判定，获得道路的矢量模型，使之有效得用于地图显示，路径搜索和交通模拟。
【IPC分类】G06F17-30
【公开号】CN104850621
【申请号】CN201510253566
【发明人】李冰, 张登, 俞山青
【申请人】杭州智诚惠通科技有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月15日